真空是一种不存在任何物质的空间状态,是一种物理现象。
太空几乎是一个完全的真空环境,充满了宇宙空隙。简而言之,这应归咎于重力。但是要真正理解我们宇宙的真空,必须花点时间来理解真空到底是什么。那么,什么是真空,为什么空间不是真正的真空呢?
纽约市美国自然历史博物馆天体物理系的资深科学家杰基·法赫蒂在接受《生活科学》杂志采访时说,首先,不要把吸尘器比作太空中的真空,家用吸尘器能将灰尘从地毯上吸出来。(吸尘器使用差压来产生吸力)。但是空间的真空正好相反。
根据定义,真空是没有物质的,太空几乎是绝对真空的,不是因为吸力,而是因为它几乎什么都没有。空虚导致极低的压力。虽然地球上不能模仿真空,但科学家可以创造出被称为部分真空的极低气压环境。
即使用吸尘器做类比,“理解真空的概念几乎是陌生的,因为它与我们的生存空间是如此矛盾,”法赫蒂说。我们作为人类的经验完全局限于宇宙中非常密集,拥挤和充满活力的部分。所以,我们很难真正理解虚无或空虚,她说。但实际上,在地球上正常的东西,在宇宙中却很少见,宇宙的绝大部分几乎是空的。
重力为王
平均而言,即使没有重力,太空也会非常空旷。加州理工学院的理论天体物理学家梅伦·胡默斯说:“相对宇宙的体积来说,装这些东西并不算多。”根据NASA的数据,宇宙的平均密度是每立方米5.9个质子(一种带正电荷的亚原子粒子)。但是随后,引力通过使宇宙中的物质聚集在一起,放大了宇宙某些区域的空虚。
基本上,任何两个有质量的物体都会相互吸引,这是重力。换句话说,“物质喜欢围绕在其他物质周围,”法赫蒂说。在太空中,引力把附近的物体拉得更近。它们的质量加在一起就增加了,质量越大,就意味着它们能产生更强的引力,吸引更多的物质进入它们的宇宙团块中。质量增加,然后是引力增加,然后是质量增加,无限循环,“这是一种失控效应”胡默斯说。
胡默斯说,当这些引力点吸引附近的物质时,它们之间的空间被抽空了,形成了所谓的宇宙真空。但宇宙并不是这样开始的。大爆炸之后,宇宙中的物质更加均匀地分散,“几乎像雾一样,”他说。但经过数十亿年,引力将这些物质聚集成小行星、行星、恒星、太阳系和星系;在它们之间留下星际空间。
但即使是真空的空间也不是真正的纯净。星系之间,每立方米只有不到一个原子,这意味着星系间的空间并不是完全空的。然而,它所含的物质比人类