最終更新日: 2025 年 8 月 29 日

絶対的な空虚はユートピアなのでしょうか？

真空と超高真空：マクデブルクからLHCまで — マクデブルク半球は、オットーフォンゲーリッケによる実験装置であり、1654 年に真空の存在と気圧の概念を実証するために役立ちました。馬は密閉された 2 つの半球を引っ張ります。その半球には空気抜きの蛇口があります。画像出典:ドイツ・フォトテク

無と空：根本的に異なる概念

混同しないでください空のそして何もない。

無欠席ですすべての絶対的なもの: 物質でも、エネルギーでも、空間でも、時間でもありません。それは形而上学的な概念であり、観察したり実験的に再現したりすることは不可能です。
虚空コンセプトです物理的かつ哲学的なを指定する物質の不在所定のボリュームで。無とは異なり、真空にはエネルギー (電磁場、量子揺らぎ) が含まれている可能性があります。

一般的な用語で言えば、いわゆる「空」の容器 (グラス、ボトル) は、実際には空気で満たされています。大気圧では、空気 1 立方ミリメートルには約2×10¹⁹分子、または200億億。この密度は、この用語のあいまいさを示しています。空隙が完全ではない場合、それはその名前に値するのでしょうか?

物理学における真空: 実験の限界

物理学者は真空を次のように定義しています検出可能な物質をすべて除去した後に得られる状態現在の技術的限界に従って、所定の量で。したがって、それは相対真空、決して絶対的なものではありません。

超高真空より低い圧力で到達します10^-7パ (10^-9ミリバール）。このレベルでは、分子密度は約1立方センチメートルあたり200万個の分子。
比較のために、星間空間には平均して次のものがあります。1立方センチメートルあたり1原子、そして銀河間真空は下降します1立方メートルあたり1原子。

部分的な真空を作り出すにはどうすればよいでしょうか?

私たちは、真空ポンプ密閉された空間から分子を抽出します。真空の品質は次のように測定されます。残圧、次のように表現されます。

パスカル (Pa)(SI 単位): 1 Pa = 1 N/m²。
ミリバール (mbar): 1 mbar = 100 Pa (工業用)。
トル: 1 Torr ≈ 133.322 Pa (歴史的、1 mm 水銀によって加えられる圧力に基づく)。

地球上では最高の超高真空が到達します10^-1010時に^-12パ(例: のような粒子加速器LHC）。このような条件下でも分子は残り、真空は残ります。相対的。

圧力 (Pa): 1 Pa は次の力に相当します。1ニュートン(N)均等に適用される1平方メートル。
ニュートン(N)の定義: SIフォースユニット。 1 N は、質量に伝達できる力です。1kgの加速1m/s²。
例: 加速度 1 m/s² は、物体の速度が 1 m/s² 増加することを意味します。毎秒3.6km/h(1 m/s = 3.6 km/h)。

真空と電磁場: 目に見えないエネルギー

一般に信じられていることに反して、真空はエネルギーが「空」ではありません。

ザ電磁波（光、電波、X線）は真空中で伝播しますハードウェアサポートなし。それらは電場と磁場の変化に対応し、エネルギーを輸送します。
で量子力学、虚空はの座です。量子ゆらぎ: 粒子と反粒子のペアが自然に現れたり消えたりします (カシミール効果）。

あ全真空したがって、不在を意味しますすぐに物質のそして放射線/エネルギー。このような状態は、観測可能な宇宙（化石放射線が 2.7 K の宇宙空間に存在する場所）にも実験室にも存在しません。

アインシュタインと相対性理論: 絶対真空の終わり?

で相対性理論 – 特殊理論と一般理論(1916)、アルバート・アインシュタイン(1879-1955) 付録では空間と空虚の問題を取り上げています。彼は次のように述べています。ルネ・デカルト(1596-1650) とイマヌエル・カント（1724-1804）、という考えを拒否します。畑の空きスペース: 「物理的な物体はそうではありません」で空間ではなく、これらのオブジェクト空間的な広がりがある。このようにして、空の空間という概念は意味を失います。 »
アルバート・アインシュタイン、第 9 版 (1952 年) の序文。アインシュタインにとって、時空とは動的エンティティ、物質とエネルギーによって形作られます (方程式E = 平方メートル）。そのとき、「空」は可能性のフィールド、物質が存在しない場合でも、幾何学的特性 (時空の湾曲) が現れます。

マクデブルクの半球: 空白の歴史的な実証

で1654年、オットー・フォン・ゲーリッケ（マクデブルク市長で科学者）は、その効果を実証するために重要な実験を実施した。大気圧 :