絕對空虛？ 完全的「無」可能嗎？

科學看世界

半杯水是半杯空還是半杯滿？

「空？虛空是不可能的！」古希臘哲學家巴門尼德（Parmenides）會如此說。

他說，一個物體移動，就是移進一個虛空；但虛空就是「無」，是不存在的，物體不可能移進不存在的東西。所以，他不只認為「無」不可能，連運動也是錯覺！更「爆」的是，他說，所以整個宇宙是一個連續的整體，像一個球一樣！還有，由於「無」不存在，我們談論它也是不可能的。



自然內的真空

科學家說，想證明虛空的話，就親手造一個出來吧！可這一點也不容易：如何努力地把空氣抽出一容器，總有一點會留下。這就是亞里士多德說「自然厭惡真空」的原因。

直到1643年，科學家托里切利（Evangelista Torricelli）把一支玻璃管注滿水銀，開口向下插入一盤水銀內；水銀因自身的重量下降，在玻璃管內首次製造了有記錄的真空。



要在自然內找到真空其實不難。空氣由分子組成，兩個相鄰的空氣分子之間就是真空（否則它們就非相鄰了）；另外，實驗也證明，構成物質的原子的中心，存在一個極小的原子核，原子核周圍則是電子活動的空間。所以原子，以至一切物質也有99.9%以上是真空！



真空非空

那麼，「無」是可能的吧？慢着！

根據量子力學中的「不確定性原理」（Uncertainty Principle），在極短時間內（如10^-21秒），空間中的能量必有不確定性，即有能量會「從無中生有」。由於「質能等價」，這能量會產生一些虛粒子對（virtual particles），如一對電子和正電子。雖然它們瞬間又會互相碰撞湮滅，但真空中虛粒子此起彼落，不可能說是「無」吧？





此外，根據廣義相對論，時空（時間和空間之集合）可因巨大的質量而彎曲；它也可以延展和收縮。2015年，科學家首次探測到因黑洞相撞而產生的重力波，而重力波即是時空的漣漪。由是觀之，時空本身也可改變，也不是「無」！

我們彷彿又回到巴門尼德的理論：宇宙真是一個連續的整體嗎？

結語

巴門尼德說「無」不存在，亞里士多德說「自然厭惡真空」。科學家雖製造了真空，但後來量子力學則發現真空中有能量和物質。時空本身也可改變，也是一種「有」。

我們一樣樣地把存在的東西拿走，希望窺見「無」的樣貌。但於此過程中，我們發現的只是「有」。對「無」的論述，真如巴門尼德所說，是不可能的嗎？還是我們終能找到一種完全的「無」？可以肯定的是，這持續了二千多年的爭論仍會繼續下去。

延伸閱讀

‧Parmenides - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Parmenides#The_Way_of_Truth

‧Einstein's gravitational waves found at last
https://www.nature.com/articles/nature.2016.19361

圖片來源

圖一：https://en.wikipedia.org/wiki/Parmenides#/media/File:Being_Parmenides.png
圖二：https://en.wikipedia.org/wiki/Torricelli%27s_experiment#/media/File:Baro_1.png
圖三：Source: 作者
圖四：https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_fluctuation#/media/File:Quantum_Fluctuations.gif
圖五：https://en.wikipedia.org/wiki/File:Atomic_structure_of_Lithium-7.svg

載自2022年6月15日《S-file STEM/理科》