真空

　　真空是一種不存在任何物質(zhì)的空間狀態(tài)，是一種物理現(xiàn)象。在“真空”中，聲音因為沒有介質(zhì)而無法傳遞，但電磁波的傳遞卻不受真空的影響。事實上，在真空技術(shù)里，真空系針對大氣而言，一特定空間內(nèi)部之部份物質(zhì)被排出，使其壓強小于一個標準大氣壓，則我們通稱此空間為真空或真空狀態(tài)。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(huán)境里，只有外太空堪稱最接近真空的空間。
　　基本解釋
　　1.指沒有任何實物粒子的空間
　　真空封裝罐
　　2.指沒有氣體或氣體極少的空間
　　3.借指不存在某種事物的領(lǐng)域
　　軍事力量真空
詳細解釋
　　1.佛教語。一般謂超出一切色相意識界限的境界。
　　南朝 陳 徐陵《長干寺眾食碑》：“自非道登正覺，安住于大般涅盤；行在真空，深入于無為般若。” 唐 惠能《壇經(jīng)·般若品》：“念念說空，不識真空。”《朱子語類》卷一二六：“ 釋氏 見得高底盡高，或問他何故只說空，曰：說玄空又說真空。玄空便是空無物，真空卻是有物。” 清 王夫之《張子正蒙注·太和》：“但見來無所從，去無所歸，遂謂性本真空，天地皆緣幻立。”
　　2.沒有空氣或只有極少空氣的空間。借指沒有任何勢力占領(lǐng)或受其思想影響的地方。
　　冰心《晚晴集·從“五四”到“四五”》：“一個人不是生活在真空里，生活的圈子無論多么狹小，也總會受到周圍氣流的沖擊和激蕩。” 柯靈《香雪海·阿波羅降臨人世》：“ 上海的租界并不是國民黨反動統(tǒng)治的真空，但不失為一個可以利用的隙縫。”
　　真空是一種不存在任何物質(zhì)的空間狀態(tài)，是一種物理現(xiàn)象。在“真空”中，聲音因為沒有介質(zhì)而無法傳遞，但電磁波的傳遞卻不受真空的影響。事實上，在真空技術(shù)里，真空系針對大氣而言，一特定空間內(nèi)部之部份物質(zhì)被排出，使其壓力小于一個標準大氣壓，則我們通稱此空間為真空或真空狀態(tài)。[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(huán)境里，只有外太空堪稱最接近真空的空間。
　　西漢劉安在《淮南萬畢術(shù)》中提到：“銅甕雷鳴。”其注曰：“取沸湯置甕中，堅塞之，內(nèi)于井中，則作雷鳴，聞數(shù)十里。”銅甕雷鳴是由于盛沸水的銅甕驟然遇冷造成局部真空。這時外部大氣壓力加上井水壓力會將銅甕壓破，爆炸出雷鳴的聲響。
　　1641年意大利數(shù)學家托里切利在一根長管子內(nèi)加滿水銀，然后很迅速的將管口倒轉(zhuǎn)在一個盛滿水銀的盆內(nèi)，管子內(nèi)水銀柱的末端是 76 厘米高。這時玻璃管最上方無水銀地帶是真空狀態(tài)。這一實驗為“托里切利實驗”，完成實驗的玻璃管為“托里切利管”。
　　1654年馬德堡市長奧托·馮·格里克在雷根斯堡向皇帝展示了他所設(shè)計的半球?qū)嶒灐Ｋ�制造了兩個直徑51厘米的紅色銅制半球，半球中間有一層浸滿了油的皮革，用以讓兩個半球能完全密合。接著他用他自制的真空泵將球內(nèi)的空氣抽掉，此時兩個沉重的銅制半球在沒有任何接著劑的輔助下緊密地合而為一，讓人十分驚訝。但格里克實驗的高潮才正要開始，他為了證明兩半球的結(jié)合是多么緊密、扎實，安排了兩隊各15匹馬，以相反的方向試圖將該球體拉開，結(jié)果居然拉不開，此實驗被稱為“馬德堡半球”。
　　認識過程
　　人類關(guān)于真空的認識經(jīng)歷了幾次根本的變革和反復。古希臘德謨克利特的原子論認為所有的物質(zhì)都是由原子組成，原子之外就是虛空。17世紀R.笛卡兒提出以太漩渦說，認為空間充滿了以太，并用以說明行星的運動。不久I.牛頓建立以運動三定律和萬有引力定律為基石的牛頓力學，成功地解決了行星繞日運動問題，引力被認為是超距作用的，無需以太陽作為傳遞媒介，從而否定了以太論。19世紀發(fā)現(xiàn)光的波動性，認為波的傳播必須依靠介質(zhì)，特別是后來發(fā)現(xiàn)了電磁場的波動性，以太論再度興起，認為宇宙中不論何時何地，任何物體內(nèi)無不充滿了以太，光和電磁波被解釋為以太的機械振動。后來雖然在觀念上有所變化，把光和電磁波看成電磁場的振動，但以太仍然保留著某種絕對的性質(zhì)，它可以看成是描述萬物運動的絕對靜止的參考系。19世紀末20世紀初各種試圖探測地球相對于以太運動速度的實驗均告失敗，A.愛因斯坦建立狹義相對論，再次否定了這種作為絕對靜止以太的存在。稍后，愛因斯坦在用場論觀點研究引力現(xiàn)象時，已經(jīng)認識到空無一物的真空觀念是有問題的，他曾提出真空是引力場的某種特殊狀態(tài)的想法。首先給予真空嶄新物理內(nèi)容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克于1930年為了擺脫狄拉克方程負能解的困境，提出真空是充滿了負能態(tài)的電子海。當負能態(tài)的電子吸收了足夠的能量躍遷到正能態(tài)成為普通電子時，電子海中才能留下可觀測的空穴，即正電子。從體系的能量角度考查，這種情況比只有電子海的真空狀態(tài)要高，因此真空就是能量最低的狀態(tài)。從現(xiàn)代量子場論的觀點看，每一種粒子對應(yīng)于一種量子場，粒子就是對應(yīng)的場量子化的場量子。當空間存在某種粒子時，表明那種量子場處于激發(fā)態(tài)；反之不存在粒子時，就意味著場處于基態(tài)。因此，真空是沒有任何場量子被激發(fā)的狀態(tài)，或者說真空是量子場系統(tǒng)的基態(tài)。
　　關(guān)于真空的近代認識不再是哲學上的思辨，而是可通過實驗來檢驗的。有不少現(xiàn)象都需要用真空的近代觀念予以說明。例如氫原子能級的蘭姆移位和電子的反常磁矩，實驗上已經(jīng)以非常高的精度證實了真空極化的效應(yīng)；高能正負電子對撞湮沒為高能光子，反之高能光子可使真空激發(fā)出大量的粒子，也是很好的明證。對于真空的認識尚屬初級探索階段，物理學家還在探索真空自發(fā)破缺和真空相變等問題，必將推動物理學的進一步發(fā)展。
性質(zhì)
　　真空具有如下性質(zhì)：
　　1.空非無。如果真空中沒有粒子，我們就會準確的測出場(0)與場的變化曲率(0)，然而海森堡不確定性原理表明，我們不可能同時精確地測出一對共軛量，所以，可以“空”，不能“無”。因此，在真空中，粒子不停地以虛粒子、虛反粒子對的形式憑空產(chǎn)生，而又互相湮滅，在這個過程中，總的能量保持不變。
　　2.真空存在極性,因此說真空是不對稱的。但這種不對稱是相對局部的，在相對整體上又是對稱的，如此的循環(huán)嵌套構(gòu)成了真空的這個性質(zhì)。
　　3.真空的每個局部具備了真空的全體性質(zhì)。大和小是相對而言的。時間也是相對于空間而言的，時間不能脫離了具體的空間而單獨的存在。
應(yīng)用
　　航天器軌道飛行提供的真空和微重力環(huán)境，是一個寶庫，為人們提供了地面上難以獲得的科學實驗和生產(chǎn)工藝條件，進行地面上難以進行的科學實驗，生產(chǎn)地面上難以生產(chǎn)的材料、工業(yè)產(chǎn)品和藥物。
　　在高真空和微重力環(huán)境中進行生命和生物科學實驗，不會有有機物污染，發(fā)生混入或測定錯誤，細菌等實驗用的微生物不會到處擴散，十分安全。 在零重力或微重力條件下，可進行無容器冶煉，這不會有任何雜質(zhì)混入，可以獲得高品質(zhì)的合金；可將不同比重的金屬或非金屬均勻地混合，獲得新型合金材料；可以克服地面加工存在的組分過冷起伏和密度大等缺陷，生長出高質(zhì)量、大直徑的單晶體砷化鎵等半導體材料；可以生產(chǎn)百分之百圓度的滾珠軸承等圓球工業(yè)產(chǎn)品，而在地面上，由于重力的影響，滾珠軸承等總不是真正的球形。
　　太空制藥是真空和微重力環(huán)境利用的重要方面。在地面上制藥，由于地球重力作用，培養(yǎng)物會發(fā)生沉淀，處在沉淀中的微生物會因缺氧而死亡；如輸氧攪拌，所形成的低壓小氣泡又會破壞細胞；如加防泡劑，則會降低氧的溶解度，有礙微生物的繁殖，形成惡性循環(huán)。而在微重力環(huán)境中，培養(yǎng)物液體中含有大量的氣泡，也不會沉淀，微生物可隨時獲得氧氣，生長速度比地面快一倍以上。可高效率、高純度地制造許多藥物，如治療燒傷的表皮生長素、治療貧血的紅血球生長素、防治病毒感染的免疫血清、治療肺氣腫的胰蛋白酶抑制素、治療血栓的尿激酶、治療血友病的抗溶血因子8.治療糖尿病的β細胞、治療癌癥的干擾素等40多種。主要的制藥方法是電泳法，將組分不同的混合物在直流電場作用下精確地分離成不同成份。其設(shè)備第一代為靜態(tài)電泳儀，第二代為連續(xù)流動電泳儀.概括
　　vacuum technique使氣體壓強低于地面大氣壓強的技術(shù)。
　　真空是指壓強遠小于101.325千帕（kPa）（即1大氣壓）的稀薄氣體空間。在真空技術(shù)中除國際單位制的壓強單位Pa外，常以托（Torr）作為真空度的單位。1托等于1毫米高的汞柱所產(chǎn)生的壓強，即1Torr=133.3224Pa。
　　按氣體壓強大小的不同，通常把真空范圍劃分為：低真空1×105 ～1×102Pa，中真空1×102~1×10-1Pa，高真空1×10-1～1×10-5Pa，超高真空1×10-5～1×10-9 Pa，極高真空1×10-9Pa以下。
　　真空技術(shù)包括真空的獲得、測量和應(yīng)用。
　　活塞泵、旋片泵等通過活塞或旋片的不斷運動，改變泵體的體積，把氣體排放出去，獲得真空。擴散泵用高速運動的氣流，把擴散到泵體的氣體分子帶走。此外還有利用低溫表面來冷凝或凍結(jié)氣體的低溫泵，如液氦冷凝泵；利用吸氣材料如活性炭等吸氣作用的吸附泵，等等。
　　測量真空度即測量稀薄氣體壓強的量具叫做真空規(guī)或真空計。可分為絕對真空計和相對真空計兩類。前者通過本身測出的物理量直接求出氣壓的大小，如U形管、薄膜計、麥克勞真空計（利用玻意耳定律），熱偶真空計等；后者必須經(jīng)過絕對真空計的校正才能測定氣壓，如電離真空計、皮拉尼真空計、阻尼真空計等。
　　利用真空與地面大氣的壓強差，可以輸運流體、吸塵等。利用真空中氣體分子密度小的特征，可以制造各種電真空器件如電光源、電子管等。真空環(huán)境有利于某些金屬的焊接、熔煉，某些低熔點金屬如Mg、Li、Zn等的分餾、純化，以及某些活性金屬如Ca、Li、Cs等的氧化物還原，真空環(huán)境(1～10-1Pa)下的低溫脫水，真空干燥已成功地用于濃縮食品、奶粉，制造血漿等。同位素分離，大規(guī)模集成電路的加工，鍍膜等也都需要在真空環(huán)境下進行。在科學研究中，例如表面物理實驗，各種加速器、聚變反應(yīng)和空間環(huán)境模擬等都離不開真空。
歷史
　　遠在1643年，意大利物理學家托里拆利發(fā)現(xiàn)，真空和自然空間有大氣和大氣壓力存在。他將一根一端封閉的長玻璃管灌滿汞，并倒立于汞槽中時，發(fā)現(xiàn)管中汞面下降，直至與管外的汞面相差76厘米時為止。托里拆利認為，玻璃管汞面上的空間是真空，76厘米高的汞柱是因為存在大氣壓力的緣故。
　　1650年，德國的蓋利克制成活塞真空泵。
　　1654年，他在馬德堡進行了著名的馬德堡半球試驗：用真空泵將兩個合在一起的、直徑為14英寸(35.5厘米)的銅半球抽成真空，然后用兩組各八匹馬以相反方向拉拽銅球，始終未能將兩半球分開。這個著名的試驗又一次證明，空間有大氣存在，且大氣有巨大的壓力。為了紀念托里拆利在科學上的重大發(fā)現(xiàn)和貢獻，以往習用的真空壓力單位就是用他的名字命名的。
　　19世紀中后期，英國工業(yè)革命的成功，促進了生產(chǎn)力和科學實驗發(fā)展，同時也推動了真空技術(shù)的發(fā)展。
　　1850年和1865年，先后發(fā)明了汞柱真空泵和汞滴真空泵，從而研制成了白熾燈泡(1879)、陰極射線管(1879)、杜瓦瓶(1893)和壓縮式真空計(1874)。壓縮式真空計的應(yīng)用首次使低壓力的測量成為可能。
　　20世紀初，真空電子管出現(xiàn)，促使真空技術(shù)向高真空發(fā)展。
　　1935～1937年發(fā)明了氣鎮(zhèn)真空泵、油擴散泵和冷陰極電離計。這些成果和1906年制成的皮拉尼真空計至今仍為大多數(shù)真空系統(tǒng)所常用。
　　1940年以后，真空應(yīng)用擴大到核研究(回旋加速器和同位素分離等)、真空冶金、真空鍍膜和冷凍干燥等方面，真空技術(shù)開始成為一個獨立的學科。第二次世界大戰(zhàn)期間，原子物理試驗的需要和通信對高質(zhì)量電真空器件的需要，又進一步促進了真空技術(shù)的發(fā)展。
　　生活應(yīng)用
　　膨化食物的真空包裝，可以防止食物變質(zhì)，延長食物保存時間；真空燈泡，防止燈絲被氧化，延長使用壽命。