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真空
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真空是一种不存在任何物质的空间状态,是一种物理现象。在真空中,声波因为没有介质而无法传递,但电磁波的传递不受真空的影响。粗略地说,真空是指在一区域之内的气压远远小于大气压力。[1]真空常用帕斯卡(Pascal)或托尔(Torr)做为压力的单位。目前在自然环境里,只有外太空堪称最接近真空的空间。
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真空下的气压为零,有些情形下,气压小于大气压力,但不为零,此时称为局部真空,有些也简称为真空。
在局部真空的情形下,若其他条件不变,气压越低,表示越接近真空。例如一般的吸尘器的吸力可以使气压降低20%[2]。也可以产生更接近真空的条件,像化学、物理及工程常见的超高真空腔体,其气压可以到大气压力的10−12,粒子密度为每立方厘米100粒子。[3]外太空更接近真空,相当于平均一立方米只有几个氢原子[4]。根据现代物理学的了解,即使空间中的所有物质都移除了,因为量子涨落、暗能量、经过的γ-射线和宇宙射线、中微子等现象,空间仍然不会是完全的真空。在近代的粒子物理中,将真空态视为是物质的基态。
自古希腊起,真空就是常带来争议的哲学议题,但到了十七世纪西方才开始实验上的研究。埃万杰利斯塔·托里切利在1643年进行了第一个真空的实验,而随着他大气压力理论的出现,也开始产生其他的实验技术。托里切利真空是将一端封闭的长玻璃容器(超过76公分)中装满水银,倒置在装满水银的容器中,长玻璃容器上方的真空即为托里切利真空[5]。
20世纪在电灯泡及真空管问世后,真空变成一个有价值的工业工具,也出现了许多产生真空的技术。载人航天的进展也让真空对人类及其他生物的影响开始感兴趣。
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