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泊松数学建模为电偶极子奠定基础;麦克斯韦方程组赋予电偶极子普适性;赫兹实验验证使电偶极子成为物理现实,之后电偶极子广泛应用于电磁波的发射与接收;洛伦兹等人则将电偶极子拓展至微观世界。电偶极子不仅是电磁学理论的核心组成部分,更是连接宏观现象与微观机制的桥梁。真空中既存在电偶极子的理论模型,也存在实际的电偶极子实体。
狄拉克预言的电子海被证实,能被成对电离成正负电子。量子场论发现旋转波包能够被电离成正负电子。大量观察证明暗物质能够产生正反粒子。
场物质是隐身暗物质;场态粒子包含一对正反粒子,是电荷质量、电荷分布、电荷运动均对称的超对称粒子。
在量子场论中,基态真空不单纯是空无一物的空间,而是存在着存活时间极短的电子-正电子的虚粒子对,从真空中产生并彼此湮灭。
首先需要打破真空等同于空无一物的经典物理认知。在量子场论中,真空并非没有物质的虚空,而是所有量子场处于最低能量状态的基态的集合。真空粒子特性本质是量子场基态下的粒子效应,核心表现为虚粒子对的动态涨落及由此衍生的一系列可观测现象。
量子真空的本质是充满量子场的基态,即使各种场处于最低能量态,也会发生短暂的能量涨落瞬间激发出一对虚粒子-虚反粒子,随后又在极短时间内相互湮灭,将能量还给真空场。虚粒子对的存在时间极短,例如正负电子对的寿命约10⁻²¹秒,远短于可直接探测的时间尺度;虽然虚粒子无法被直接捕捉,但可通过其对周围实粒子的影响间接证明。
虚粒子对的涨落并非理论假设,而是能通过卡西米尔效应、兰姆位移、真空极化、真空零点能等实验观测到其间接效应,这些效应也反过来定义了真空粒子的具体行为。虚粒子对还深刻影响着微观物理、天体物理和宇宙学的理论框架,是理解真空这一物理概念的核心钥匙。
虚粒子对会形成电偶极矩。按照近代物理学观点,真空不是虚空,而是量子场系统的基态,具有复杂的结构。处于基态的量子场不断振动,具有零点振动能,且具有相互作用;真空中各种量子场不断地有各种虚粒子产生、消失和转化。这些粒子具有实实在在的物质特性,真空中的各种量子场就是实实在在的场物质所形成的。
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