虚空、浩海与阴阳（上）
摘要：
我们的极化物质世界中的真空并不空，科学证明真空中有一种浩海一般的存在，分秒都有极其微小的正反物质粒子在其表面相互围绕旋转，宛如一个个小小太极图，无所不在、充塞天地。 如果有强能量的作用，这些小的太极会被撕裂成分离的阴阳，其中的阳就是我们这个世界的物质。这片浩海在空间上无穷巨大，宇宙产生于其中，并且也会终结于其中，能够化成万物，也能将万物湮灭于其中。
无的状态 重新认识虚空
设想我们从地球的表面出发去太空遨游，随着我们飞行海拔的逐步提高，离开地面越远，空气越稀薄，到了大气层的边缘时，我们周围空间中的空气分子就非常稀少了，往外就要到真空的空间了。离开地球以后，虽然没有了空气分子，可是周边还有微量的太阳系物质存在，比如太阳风吹来的微观粒子、行星周边的微薄碎屑原子等，这些外层空间很空，但还没到严格的真空的环境。如果我们一直往太空的深处飞去，就有可能飞到这样的空处，星系之间的广大虚无空间，这里几乎没有任何的物质，周围真的是空无一物，无限接近于我们的真空概念。可是如果我们真的用精密仪器检测一下，真的就会什么都没有吗？这种“空” 就是绝对的空吗？
现在物理和宇宙科学研究表明，宇宙是由一场大爆炸经过无法想象的急速暴涨后产生的（过程详见《标准剧情说明书》）。宇宙既然“从一点爆炸不断膨胀”，那么宇宙就是有边界有体积的，那么，我们以极快的速度和无限的时间不停的往宇宙的边界进发，能否来到宇宙的边界呢？如果可行的话，我们能否从宇宙的边界伸出头来往外看看？外边是否也是空的呢，如果是空的，那么宇宙内部的真空和外界的空一定有所不同，否则二者何来边界区分，如果外边的空才是真的空，那我们宇宙的真空是怎样一种存在呢？老子云，有无相生。如果我们能弄懂“无”，那么一切“有”的状态也就会迎刃而解吧。
我们谈到真空，都会感性的认为真空就是什么物质都没有纯粹“空”的一处空间。诚然，自从科学界破除了以太论以后，物理学家们也都认为真空的状态就应如上述所言，这就是一个极其基本的物理概念。可是当人类认识自然的脚步踏入微观量子领域之后，连真空这个最最基本的概念都被彻底改变了，领导这场观念革命的，是近代几位伟大的量子物理学家，狄拉克、海森堡和玻姆等人。狄拉克在英国期间任剑桥大学卢卡斯数学教授（牛顿曾任此职务，现任为霍金)，提出了狄拉克方程，开创了真空极化、磁单极和反物质理论；海森堡提出了了测不准原理，开创了原子核理论、宇宙线和基本粒子理论以及核反应堆的研究；玻姆则是个哥本哈根学派眼中的大反派，他对以玻尔为首的量子力学的正统解释提出了挑战，是反主流解释的主将。
之所以请他们出来，是因为我们前面提出的问题也是是这些伟大的物理学先哲们苦苦思索研究的问题，正是由于他们在这些问题上的较真儿，才有了我们今天对客观世界的科学认识和深刻理解。
虚空不空，阴阳生克平衡于中
我们都知道，宏观世界的物体都是由原子组成的，而原子又由原子核和围绕在前者周围高速旋转的电子组成。原子核由中子和质子组成，它们同电子光子中微子这些东东都是这个世界最基本的微观粒子。在这个尺度上，这些微粒的位置、动量等基本信息都是像薄雾一样以概率形式表现出来的，不具有宏观物质的那种确定性（详见《月亮、猫与混沌》）。当时已知的理论都是在经典力学基础上建立的，对于描述这些全新领域中的微观粒子的运动毫无办法。为了能够解释微观量子态的粒子行为，这些物理学大牛们尝试着建立新的理论体系，从根本上指导我们对这个宇宙的认识。
狄拉克原来从事相对论动力学的研究，自从1925年海森伯访问剑桥大学以后，狄拉克深受影响，把精力转向量子力学的研究。三年后他把相对论引进了量子力学，建立了相对论形式的薛定谔方程，也就是著名的狄拉克方程。这个方程有两种解：一种解的电子总能量是正的，另一种解的电子总能量是负的，而且正能态和负能态的分布是完全对称的。
这里要说一下电子旋转的原理，我们都知道电子围绕着原子核高速旋转（严格的讲其实是概率分布），其运动的轨道都是遵循一定能级的，能级越低，电子旋转的轨道就更靠近原子核，能级高则更加远离。如果给电子一定能量激发，就能让电子从较低的能级轨道像更高的能级轨道跃迁，反之能级轨道下落的时候能放出能量（光子或其他射线），这就是现代电灯的原理。
正能态的电子比较容易理解，从最低到最高的一切运行轨道都是正的，可是负的就比较难以理解了，比最低的轨道还低，电子总不能掉到原子核里面去了吧。我们可以把它们想象为一个无穷深不可见的井，里边儿有N多能级轨道，其最高的能级开口就在现实中正能态的最低轨道上。这些负能级就像另一个维度里的能级，看不见摸不着，但的电子能够被这些隐藏的轨道所容纳。
因为有负能态的轨道，所以正能态上的电子会自发跌落到负能态中去。这就意味着，一切处在正能态的电子都将是不稳定的，这显然与事实不符，谁也没见过最低轨道上的电子转着转着突然掉到一个看不见的深井里去了，实际上正能态轨道上的电子总是运行的好好的。为了解决这一理论BUG，狄拉克经过反复思考，终于在1930年提出了一种新的真空假说。他认为，真空并不是经典物理学的虚空，真空中所有的正能态尽管都空着，但所有负能态却都被电子所填满，由于不相容原理，处于正能态的电子就不可能跃迁到负能态，这样负能态难题就被迎刃而解了。也就是说，不是正能态上的电子不想往下掉，关键每个负能级上仅有的俩位置都被别的电子占了座了，所以只好继续在正能态上混了。就算是真空，这些看不见的座位也是时刻满员的，这样才能容纳我们看得见的电子，否则进来一个电子就得掉到这些负能态陷阱里，我们就没法观测了。
所以，这些看不见的负能态已经不是单纯数学意义上的解，也不是一处不占地方的空井，而是一大片充斥整个宇宙的挤满电子的海洋。很显然，这里的真空是处处都充满着密度为无穷大的负能态电子的空间，它被称为“狄拉克真空”。
阴阳相生 反物质崭露头角
可是如果虚空中有无穷多的电子，真空就会带上无穷量的负电荷，可现实中真空明显是电中性的。于是正电子也被提出来，质量相同但带正电荷。在负能态的轨道上，正负电子成对运转，电中性得以维持。狄拉克真空或电子真空的确立，不仅在于它第一次从理论上预言了第一种反粒子——正电子的存在，标志着人类进行反物质研究的开始，而且更重要的是它第一次提出了真空模型，为我们初步揭开了真空的面纱。
简单比喻一下这个理论的内容就是，轨道能级既有正值也有负值，我们观察者坐船漂浮在海面上观察水面，如果海面上空无一物，我就说这里是真空；如果海面上有岛、有冰山，我们就认为这里是有物质实体的；却不知海面以下也有其深度（负能级轨道），其深也不知有几万里。我们平时只能看到海面以上的高度，了解到海面上有几米高的一点儿浮冰（现实的正能级轨道上运行的电子），不知道海面以下还有无穷巨大的冰山（无穷多的填满负能级的电子）。我们平时所了解到的“真空”，就是海平面上恰好没有任何物体露出来（没有任何物质存在），可是真的什么也没有吗？只要有上托的力量，冰山就会从平静的海面浮现；同样，在虚无的真空中，用能量激发，负能级上的电子就会被“踢入”现实中来，无中生有了！无中能生有，有无相生，如是的真空其实是不空的。
可是虚空的属性是守中的，带负电的电子被从负能态上踢到现实中来，原先的轨道上必然会留下一个带正电的电子。阴分离出去后，阳就会同时显露出来。狄拉克由此做出的存在正电子的预言认为，正电子是电子的一个镜像，它们具有严格相同的质量，但是电荷符号相反。由此还能推断出存在着一个电子和一个正电子互相湮灭放出光子的过程，这个过程的逆过程，就是一个光子湮灭产生出一个电子和一个正电子的过程也是可能存在的。1932年，美国物理学家安德森（1923-）在研究宇宙射线簇射中高能电子径迹的时候，奇怪地发现强磁场中有一半电子向一个方向偏转，另一半向相反方向偏转，经过仔细辨认，这就是狄拉克预言的正电子。后来很快又发现了γ射线产生电子对，正、负电子碰撞“湮灭”成光子等现象，全面印证了狄拉克预言的正确性。
随着狄拉克的假设在实验证据中高歌猛进，人们逐渐认识到真空原来是一个充满负能态的电子海（亦称“狄拉克海”），后期的实验更是进一步说明了真空的结构其实更加复杂，实际上是一片不停波动的能量之海。当能量达到波峰，能量转化为一对对正反基本粒子，当能量达到波谷，一对对正反基本粒子又相互湮灭，转化为能量。这种成对自旋系统中两个对应粒子是相互嵌入的，其自旋是反向的，因此整个系统不仅是电中性的，而且自旋和磁矩都获得补偿。就像无数微型的太极图，阴阳相生相克，生生灭灭，不停的旋转，在总体宏观上却一直保持了平衡和守中。我们现实宇宙中的真空虽然看起来空无一物，实际上正是这些微小的起伏、涨落、旋转、生灭的阴阳所构成的平衡状态。我们的虚空的真实状态是，冲阴阳二气以为和。
真空极化，阴阳即分万物乃生
进一步去认识真空，我们需要海森堡测不准原理来引出问题。
测不准原理也叫不确定原理，是海森堡在1927年首先提出的，它反映了微观粒子运动的基本规律，是物理学中又一条重要原理。起初，海森堡的认识到也许只能观察到一系列电子的不确定的位置，而不是电子的准确轨道。因此，在量子力学中，一个电子只能以一定的不确定性处于某一位置，同时也只能以一定的不确定性具有某一速度。可以把这些不确定性限制在最小的范围内，但不能等于零。
也就是说，对观察对象测量的过程必然包含了对对象本身的一定相互作用，比如撞击、磁场效应等，这些相互作用本身就会干扰对象的运动状态。一个测量器件只能小到这种程度：它可以小到同一个亚原子粒子一样小，但却不能小于亚原子粒子。它所使用的能量可以小到等于一个能量子，但再小就不行了。例如，如果你想要说出某个电子的位置，那么，为了 “看到”这个电子，你就得让一个光量子（更可能是一个γ射线光子）从它上面弹回来。这样一来，那个光子就会使电子的位置发生变化。海森堡成功地证明了，我们不可能设想出任何一种办法，把任何一种物体的位置和动量两者同时精确地测量下来。你把位置测定得越准确，你所能测得的动量就越不准确，你测得的动量越准确，你所能测定的位置就越不准确。他还计算出这两种性质的不准确度（即“测不准度”）应该是多大，这就是他的“测不准原理”。
海森堡的测不准原理得到了玻尔的支持，但玻尔的观点是测不准关系的基础在于波粒二象性，他说：“这才是问题的核心。”玻尔更着重于从哲学上考虑问题。1927年玻尔作了《量子公设和原子理论的新进展》的演讲，提出著名的互补原理进一步诠释了测不准原理。如今这个原理已经成为微观尺度上一个找不到反例的著名准则。
免费午餐 阴阳冲和零点能
可是还真有人较真儿，提出如果温度降到绝对零度，这样粒子就会完全静止下来，其位置和动量不就可以同时通过实验获得了嘛。可是事实还是站在:海森堡测不准原理一边，当温度降到绝对零度时粒子仍然在振动；而这种粒子在绝对零度时的振动（零点振动）所具有的能量就是零点能。
从狄拉克之海的角度看，真空能量以粒子的形态出现，并不断以微小的规模形成和消失。就如海面波澜的起起伏伏，零点能就是这一点破浪起伏的能量，或称空间能、自由能等。在正常情况下。真空中充满着几乎各种波长的粒子，也就是存在着相互制约平衡的力。有一个叫卡西米尔的荷兰物理学家就想，要是弄俩金属板，让它们在真空中相互靠的足够近，以至于能够把波长较长的粒子挡在板子外，不就会造成俩板子中间与外边产生压力差嘛，这样一来能够证实真空中存在无数不同粒子涨落的理论，二来还能设法从中汲取能源（听起来真是典型的永动机设想）。于是他设计了实验，之后就取得了圆满的成功。虽然这点儿能量只能使金属片产生一点儿无法感觉到的热量，但实际上，宇宙间的所有能量大到星系运转，小到电子运动无不是由它转化而成，即使是整个宇宙的诞生，也是这片浩海上的一片浪花而已。现在很多科学家都想找到从这个零点能中汲取能量的方法，就像我们利用大海的潮汐能发电一样，如果真能提取出这些微小的阴阳涨落之力，我们人类就将获得即不限位置也无法穷尽的理想能源了。
无中生有 宇宙万有的来历
人类能否很快找到汲取这种能源的事儿我们暂且不谈，就上述事实给我们揭示的真空的本质也足以让人们感到震撼了。虚空中其实并不平静，每时每刻都有无穷无尽的正反物质在微观尺度上成对出现，然后又相互湮灭转瞬即逝。这个过程虽然极端微小和短暂，但它们在世间上是连续的、毫不停歇的，而且不论在宇宙中的任何一个角落，这一幕都在悄无声息的不停上演。由此，我们进一步也能够推测从“无”的状态推测出“有”来。如果有足够强大的电场力，吸引这些转瞬即逝的正负粒子对分别离开对方向电极运动，维持足够长的时间，这样正反物质就分别生成了。
再以海洋形象比喻一下就是，我们宇宙的真空中，虽然就像海面上空无一物，但也免不了会有微小的波澜起伏。在这些起起伏伏的波浪中，它们的平均高度总是能保持在海平面的水平上，在无数次盈与亏、阴与阳的你来我往中达成平均值的维持在零上，这就是我们所谓的真空状态，动态中的平衡。倘若此时有大风吹来，掀起巨浪滔天（高出海平面以上为物质粒子），荡出深壑无底（低于海平面为反物质粒子），那么我们说真空被极化了，阴阳被分开，从虚空中分别脱胎出来，但这些正反物质仍不能相遇，否则仍化为无；若有龙卷风从海面吸取海水至云层之上（外来足够强大的能量），这些海水就脱离了海面，此时真空就有物质真的生成了。此时，“无”中就真正生了“有”。
虚 空 不 空，
阴 阳 守 中，
勘 破 实 相，
希 夷 无 穷。
破碎虚空 黑洞蒸发的验证
量子真空不仅是宇宙中物质的源泉，而且还是物质的渊薮。如我们所知，黑洞是宇宙中引力最强大的物体，它们产生的强大引力甚至能够把光线拉住，附近的任何物体都逃不出被拉入奇点的命运。S.霍金著名的黑洞理论显示，在黑洞的“事件范围”内，真空中合成的粒子偶中的一个粒子就会逃进周围空间，而它的“同胎反粒子”则被吸进黑洞，在那儿它衰变回真空零点场。也可以说，黑洞以极其强大的引力撕裂了阴阳，真空中一个个微小的旋转太极碎裂开来，一极落入黑洞湮灭，一极逃出生天，但由于黑洞倾向于吞噬掉更多的阴（反粒子），自身会由于阴阳中和损失掉同样数量的阳（物质粒子），同时虚空中跑掉了同样数量的被撕裂的阳（物质粒子），宏观上也就形成了“黑洞蒸发”（黑洞虽然吞噬一切，但依然随时都在损失自己的质量）的现象。
