真空也有摩擦力

小夏 科学 更新 2024-02-21

真空不是空的

一个在真空中旋转的球,如果排除外界的引力和电磁力,那么它就会旋转到地球,不会停止。 经典物理教科书是这么说的,因为角动量和能量在没有外力的情况下是守恒的。

但经常与经典物理学相对立的量子力学再次做出了一个惊人的预测:球在真空中旋转的速度会逐渐减慢,直到完全停止!

角动量和能量有没有可能在量子力学中不能守恒? 绝对! 原因是,真空也有摩擦力!

怎么说呢?

我们通常想到的是真空,这是一个什么都没有的空间。 这也是经典物理学的观点。

但量子力学告诉我们,真空并不是真的空的,而是充满了一个又一个的量子涨落:大量的正负粒子对不断产生和湮灭。 由于这些粒子存在的时间很短,因此它们被称为“虚拟粒子”。

原则上,真空可以产生任何虚拟粒子。 但是,由于在量子涨落中,涨落幅度越小,量子发生的概率就越大,而且在所有基本粒子中,光子的静止质量为零,产生它的量子涨落幅度最小,因此虚拟光子最容易产生。

**的真空摩擦

通常,我们不会检测到这些虚拟光子,但它们可以产生真正的影响。 例如,它可以像真正的粒子一样击中真空中的物体。

由于虚拟光子的运动是完全随机的,当物体静止时,来自不同方向的冲击会相互抵消,因此对物体没有影响。 但是一旦物体在运动,情况就不同了。

假设现在有两个虚拟光子 A 和 B,它们以相同的速度移动,但方向相反,A 与物体的方向相同,B 与物体的方向相反。 a从后面击中物体,使其获得能量,加速; B从正面撞击物体,使其失去能量并减速。

从字面上看,一个加速,一个减速,抵消后,物体似乎应该保持其原始速度。 但事实上,事实并非如此。 任何在中学学过物理的人都知道,A的撞击所获得的能量总是小于B的撞击所损失的能量,最终的结果是物体减速。 在生活中,汽车的面对面碰撞往往比追尾事故代价更高,这正是原因。

不难理解,对于一个在真空中旋转的球来说,虽然虚拟光子的冲击来自各个方向,但最终的结果是减慢它的旋转速度,直到它停止。

实际上,这就像球在静止的空气中旋转并最终停止一样。 只不过一个被虚拟光子击中,另一个被空气分子击中。

决定真空摩擦的因素

这种真空效应的强度取决于物体的成分和大小。 用不易吸收电磁波的材料制成的物体,如金,可能会减慢很少或根本没有减速。 因为物体与虚拟光子碰撞,所以它涉及光子的吸收和再发射(这与两个宏观物体之间的碰撞不同)。 物体的质量越大,它减速的可能性就越小,因为真空的摩擦力毕竟非常小。 因此,如果旋转物体是容易吸收电磁波的小粒子,减速会更加明显。

减速的速度还取决于温度,因为温度越高,真空中产生的虚拟光子就越多。 在室温下,一个直径为100纳米的石墨球(大约是大多数星际尘埃的数量级)将需要大约10年的时间才能减慢到其初始转速的三分之一。 在 700 时,只需 90 天即可降低相同的费率。 在接近绝对零度(大多数星际空间的温度)时,需要270万年。

当一个物体减速时,它失去的旋转能量会以真实的、可探测的光子的形式发射出来。 不幸的是,检测这种光子需要高度的精度,超出了我们目前的技术水平。

相似文章

    亲水涂层导丝表面摩擦试验机

    本文由济南三全智能科技 提供。亲水涂层导丝表面摩擦测试仪是专门为亲水涂层导丝设计的测试设备,用于测量其表面的摩擦。该测试仪器应用范围广泛,可应用于各种亲水涂层导丝的测试,如聚氨酯 聚酯 聚碳酸酯等。亲水涂层导丝表面摩擦试验机的主要部件包括摩擦传感器 夹具和数据处理系统。在测试过程中,将被测导丝放置在...

    防滑布是一种提高摩擦力和防滑性能的材料

    防滑布,顾名思义,是一种具有防滑性能的织物。其独特的表面纹理和材料特性使其在各种环境和条件下都能提供优异的防滑效果,广泛应用于工业 家居 医疗等领域。一 防滑布的特点。高摩擦力 防滑布表面具有高摩擦系数,可有效增加物体与布料之间的摩擦力,防止物品滑动或脱落。防滑性能 通过特殊的编织工艺,防滑布可以在...

    摩擦的魔力 如何在紧急情况下确保乘客的安全?

    三分钟谈科普 坐在车里,我们欣赏着窗外流淌的风景,穿梭在繁华的城市和宁静的乡村之间。当我们坐在驾驶座上,握着方向盘时,似乎一切都在掌控之中,但每一次刹车和减速的背后,都有着大自然最神奇的奥秘 摩擦。您知道吗?当你的脚轻轻踩下刹车踏板时,就像在演奏一首安静的交响乐,摩擦是无形的指挥棒。它与汽车轮胎 刹...

    小众手机也有“爆发力”,努比亚新机不比小米OPPO差

    数字中国新年挑战赛 大品牌手机靠谱,但小众手机也有 爆发力 努比亚这个手机品牌,很多人应该没有用过,也有人可能听说过,虽然小众品牌手机的销量远不如那些知名的大品牌,但既然能在行业内发展到现在,肯定是有 出类拔萃 的。努比亚的 出类拔萃 非常明显,不久前刚上市的新机更是功能更是全力,不比小米 oppo...

    欧盟的战斗力处于真空状态,拜登担心美军不能与俄军正面交锋

    万发炮弹中,只生产了万枚,拜登吓坏了,生怕美军与俄军打硬仗。现在,泽连斯基的处境很糟糕,以美国为首的北约也处境不好。据路透社报道,一位知情人士爆料称,欧盟承诺向乌克兰提供万枚毫米炮弹,目前只生产了万枚。此外,欧洲国家的库存中还有万件,欧盟也打算购买万件,也就是说,今年最多将向乌克兰交付万件,不到预期...