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真空如何传声? 第1页

  

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声音是机械波,而机械波的传播需要介质。真空一般被认为是“空的”而没有介质,所以无法传播声波。但是,由于量子涨落的缘故,真空不是绝对的空,因此在一定的程度上还是可以传播声波的。

这是加州大学伯克利分校的Zhang Xiang教授课题组发表在Nature上的文章[1],标题为Phonon heat transfer across a vacuum through quantum fluctuations (量子涨落)。

经典理论认为真空没有介质所以不能传播声音,但是真空真的就是绝对的空吗?实际上由于量子涨落,并不是的。

根据量子场论,一个包含作用粒子的基态(或真空态)不单纯只是个空无一物的空间, 它包含了存活时间很短虚正反粒子对,从真空中产生并彼此湮灭。

以上这段话来源于维基百科[2]。而这些虚粒子的产生,来源于不确定性关系 [3],也就是说,拥有能量为 而寿命小于 的虚粒子对一直在真空中生成和湮灭——换言之,真空并不是绝对的空。既然真空不是绝对的空,那么理论上声波就有可能在真空中传播。

Zhang Xiang课题组研究了高温物体的能量向低温物体传播的过程,物体中间隔着350-800 nm厚的真空。他们发现当距离小于500 nm时,热量能通过声波的形式进行传播(Phonon heat transfer)——他们在实验中已经排除了其他热传递方式的影响。

参考

  1. ^ https://www.nature.com/articles/s41586-019-1800-4
  2. ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9C%9F%E7%A9%BA%E6%A5%B5%E5%8C%96
  3. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_fluctuation



  

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