作业帮宇宙的尽头到底是什么?光的传递介质到底是什么?为什么真空能传递光?真空真的没有物质吗?真空也是种物质吗
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/28 11:53:32
宇宙的尽头到底是什么?光的传递介质到底是什么?为什么真空能传递光?真空真的没有物质吗?真空也是种物质吗
宇宙的尽头到底是什么?光的传递介质到底是什么?为什么真空能传递光?真空真的没有物质吗?真空也是种物质吗
宇宙的尽头到底是什么?光的传递介质到底是什么?为什么真空能传递光?真空真的没有物质吗?真空也是种物质吗
关于宇宙的形状、大小和形态,有各种各样的猜测或者“版本”,如唯一宇宙、多重宇宙、膜宇宙、周期宇宙等,但至今没有一种宇宙理论得到证实.一般认为,我们的宇宙诞生于一次大爆炸,该理论被认为得到了多个证据的证实.如星系红移、氢与氦的比例、宇宙背景辐射等.但在各种宇宙理论中,宇宙究竟有无尽头?有无边缘?却众说纷纭.如果宇宙真的诞生于一次大爆炸,并且是平坦的,那么宇宙必然存在边缘,只是我们还看不到,也找不到.如果宇宙是正曲率的,宇宙就有一个界限和大小,但可能没有边缘.如果宇宙是负曲率的,宇宙就既有界限,也有边缘.目前看来,宇宙趋近于平坦.但也可能是因为我们的视野还不是足够大,在100亿光年的范围内还感觉不出来宇宙曲率.但即使是在100亿光年内宇宙是平坦的,也不能保证其曲率是正、负或是平坦,也就不能保证宇宙是否存在尽头.总之,宇宙是否存在尽头是一个未知数.
关于光的传递介质,牛顿理论认为,光是微粒,是微粒以光速在运动.麦克斯韦建立电磁理论后,将光纳入电磁波,建立了光的波动说,才有了光应当存在传递介质的问题.与引力传递一样,认为必须存在一种介质,光才能传递,于是有了“以太”理论.19世纪后期,以太被否定.随之,量子力学建立,爱因斯坦通过狭义相对论,复活了牛顿的微粒说.与量子力学结合,建立了光量子的“波粒二相性”,其性质符合薛定鄂波动方程,一旦以粒子的形式观查光,则其波函数立即崩溃.从而解决了光的传递问题,即：光波与水波、声波不同,光的传递不需要介质.
以光的微粒说,粒子的运动仅取决于受力情况.如果力的传递不需要介质,则粒子的运动也不需要介质.或者用相对论解释,粒子的运动取决于空间的形状.粒子只沿短程线运动,不需要介质.
真空中不存在物质.现代真空理论认为,真空不空.把真空与量子力学结合,诞生了量子真空理论.量子真空理论认为,真空中充满了能量的量子涨落,就像是从近处看海面的起伏一样,所以也叫“狄拉克海”（狄拉克是英国一位理论物理学家）.但这个能量是不为我们所感知的,而且这个能量总是处于其最低状态,叫做“真空零点能”,相应地,也就有了“真空零点（能量）场”.上世纪末,真空零点能的存在已经通过“卡西米尔效应”得到证实.
由此可见,真空不是物质,但也不是能量.只能说,真空不空,其中存在着极高的能量.目前发现的物质最高能量密度是10^14克/cm^3,即原子核的能量密度.而前苏联气象学家亚力山大·弗里德曼估算出,真空零点场的能量密度可以达到10^94克/cm^3（其能量可以用E＝mc^2换算）,1立方厘米的能量就足以形成整个宇宙中存在的物质了.也因此,有人提出,我们的宇宙只是真空零点场的一次量子涨落.