真空
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真空是一種不存在任何物質的空間狀態,是一種物理現象。在真空中,聲波因為沒有介質而無法傳遞,但電磁波的傳遞不受真空的影響。粗略地說,真空是指在一區域之內的氣壓遠遠小於大氣壓力。[1]真空常用帕斯卡(Pascal)或托爾(Torr)做為壓力的單位。目前在自然環境裡,只有外太空堪稱最接近真空的空間。
真空下的氣壓為零,有些情形下,氣壓小於大氣壓力,但不為零,此時稱為局部真空,有些也簡稱為真空。
在局部真空的情形下,若其他條件不變,氣壓越低,表示越接近真空。例如一般的吸塵器的吸力可以使氣壓降低20%[2]。也可以產生更接近真空的條件,像化學、物理及工程常見的超高真空腔體,其氣壓可以到大氣壓力的10−12,粒子密度為每立方厘米100粒子。[3]外太空更接近真空,相當於平均一立方公尺只有幾個氫原子[4]。根據現代物理學的了解,即使空間中的所有物質都移除了,因為量子涨落、暗能量、經過的γ-射线和宇宙射线、微中子等現象,空間仍然不會是完全的真空。在近代的粒子物理中,將真空態視為是物質的基態。
自古希臘起,真空就是常帶來爭議的哲學議題,但到了十七世紀西方才開始實驗上的研究。埃萬傑利斯塔·托里切利在1643年進行了第一個真空的實驗,而隨著他大氣壓力理論的出現,也開始產生其他的實驗技術。托里切利真空是將一端封閉的長玻璃容器(超過76公分)中裝滿水銀,倒置在裝滿水銀的容器中,長玻璃容器上方的真空即為托里切利真空[5]。
20世紀在電燈泡及真空管問世後,真空變成一個有價值的工業工具,也出現了許多產生真空的技術。载人航天的進展也讓真空對人類及其他生物的影響開始感興趣。