摘要：人们无法寻找到也无法设计出理想真空环境“绝对真空”。迄今人们能够找到的最理想真空环境中实际上充满着忽隐忽现的物质粒子，现代宇空观测结果亦表明宇宙中存在大量当前人类还远不清楚的东西“暗物质”，因而这似乎暗示着一个宇宙规则“真空不空”！因为假设存在“空无”这种东西但却无法把它与物质世界隔绝开，所以其内部就不可能真正地空无一物，故“不空定理”成立。由“不空定理”便可确认“真空不空”结论，推出宇宙是物质世界结论、物质不灭定理和物质守恒定律!！

关键词：真空；空无；暗物质；绝对真空；不空定理；真空不空；物质不灭定理；物质守恒定律。

引言：尽管现实中无法找到“绝对真空”环境，但由于“空无”意识的客观存在性从而便隐含着其理论的合理性（如“真空中光速不变原理”等），这才使得“无中生有”这类某种意义上的神学思想制约了人们的意识至今，因而人类才在认知客观规律道路上走了不少弯路（典型情况是徘徊在似是而非的相对论理论之中一个世纪），如直到今天人们对“光速极限”结论、“大爆炸宇宙论”等模棱两可认知的无奈以及对“物质守恒律”的无法认等同均是实际例子。因此，笔者认为有必要把作为物理前沿理论的“真空理论”重新述诸史实，重新分析推理，并恰如其分地给出其客观意义，这才能使现代物理摆脱某种神学思想（现实中的无中生有思想）的束缚而获得新生！

正 文

除“大爆炸宇宙观”及一些未入流的宇宙观外，人们一般都认为，宇宙在空间上无边无垠，在时间上无始无终。现在要问，在这个“无边无垠无始无终”的宇宙中，有没有绝对空无一物的一种环境“绝对真空”存在？

为了探索更神秘的未知领域，人们挖空心思应用各种高精尖技术去设计“空无一物”的理想真空环境（具有世界顶尖级水平的北京正负电子对撞机，它的“慢正电子强束流系统”是一个真空度为2.5×10^-7Pa的超高真空系统；中科院近代物理研究所承建的国家重大科学工程——兰州重离子冷却储存环主环超高真空系统的真空度为：P≤5×10^-10Pa），但是无论怎样设计，这种理想的真空环境均无法找到。科学家们发现，当前人们在地球上能够找到或设计出的最理想真空环境中实际上充满着忽隐忽现的物质粒子，它们的状态变化得十分迅速，以至于无法被仪器探测到，这似乎与人们看到的表面现象和所想象的真空环境大不一样。

随着宇空观测技术的发展，有人把真空奥秘的探求寄希望于宇空，经多次实践，虽然发现宇空真空度比地球的高得多，但人们同时发现，观测到的许多太空现象跟人们计算推理的预期结果往往有较大的差别，有时甚至差别很大，并且这些差别的原因往往也无法找到。经过研究，人们认为在太空中应该存在大量当前人类还远不清楚的物质，人们把这种物质叫做暗物质。暗物质的进一步定义是：“由天文观测推断存在于宇宙中的不发光物质，包括不发光天体，以及某些非重子（质子和质量重于质子的基本粒子统称为重子）中性粒子等”。早在上个世纪70年代末期物理学家就发现了这一问题，对此的最佳解释是宇宙中还存在我们看不见的许多“暗物质”，问题是，没有人能解释这种“暗物质”是什么。有人认为暗物质有质量但自身不能发光，也不反射、折射或散射光，它们是百分之百的透明体，但存在引力效应。不少科学家认为，可能的暗物质包括自身不发光的天体，如行星、星云、恒星级“黑洞”；弥漫在星际和星系际的固体尘埃微粒和稀薄的气体；游离状态的分子、原子；相对更深层次的各种游离态微观粒子（包括当前顶尖级观测系无法观测到的未知微粒）。在暗物质由何种粒子组成的问题上，虽然人们提出了多种假设，但迄今还没有达成一种共识。也可以说这是人类认识史中一个令人尴尬的缺口。综合天文观察结果人们一般大致认为，宇宙的90％以上都应该是由暗物质和暗能量组成的（也有人认为构成宇宙的东西中存在暗物质和暗能量，暗能量占了75%，暗物质占23%，常规物质和能量只占2%），但对这90％以上的宇宙，我们却惊人地无知。所以有人感叹，当前一切我们所已知的，显在的物质与能量的存在形式都只不过是露出“未知海洋”水面冰山的尖角，而这个小小尖角的存在只不过是预示着，它的更大的难以预知的部分都还浸泡在“未知海洋”之中若隐若现。

某些观测实验分析则认为，实际上真空中存在着某种能量涨落，这种涨落可强烈到足以在真空中自发地引出物质微粒，与宇宙中其它显在的能量形式相比，其所蕴涵的能量甚至超出了以往物理学认知的常规框架（这似乎隐含物质来源于真空中某种能量的观点，笔者不认同此观点）。

真空之所谓真空，顾名思义就是“真正空无一物”的意思，所以人们一般认为真空就是没有物质也没有任何作用存在的空间，但是随着科学探索的深入，科学家们越来越发现真空并不是原来人们所理解的那个既没有物质又没有任何作用的空间，真空里面似乎存在着许多目前还远不为人类所知道、所了解的东西，具体是什么科学家们无法回答也无法作较为理想的解释，只好以“真空不空！”来诠释这种尴尬的局面。

由于找不到真正空无一物的环境“绝对真空”，因而过去人们对真空的描述（包括“真空中光速不变原理”中定义的“真空”）实际上也仅仅只是一种想象，在科技高度发展的今天，人们对“真空”也只能作以下的类似定义：

①没有空气或只有极少空气的状态。

②压强小于a×10^x（1≤a＜10，x为负整数）帕的稀薄气体空间。

③常识中大气层之外的宇空状况。

对于②大概有人认为宇宙中除了稀薄气体之外还充塞着一种看不见的未知流体，这种流体会对常规物质施加压力，因此就用“压强”来衡量真空系统“空度”的状况：通常称压强大于1.33×10^-1帕的空间为“低真空”，压强在1.33×10^-1～1.33×10^-6帕之间的为“高真空”，压强小于1.33×10^-6帕的为“超高真空”。当前真空技术正在广泛地应用于各种工艺，如显像管的制造及有机合成等方面。电子显微镜、加速器、电子对撞机等都必须在高真空下才能进行工作。

在当前的技术条件下，制取真空时出现了一个限度，人们把它叫做极限真空（真空容器经充分抽气后，将会稳定在某一真空度，此真空度称为极限真空。通常真空容器须经12小时炼气，再经12小时抽真空，最后取某个时段，每隔一定时间如10分钟测量一次，取其10次的平均值作为极限真空值）。至于为什么会出现这种限度（笔者猜测可能跟真空容器及未知物质微粒相关：真空容器实际上是存在微观间隙的，某些未知物质微粒直径小于这种间隙时将可能从真空容器外面自发进入到容器里面），所制取的真空中除了稀薄的气体外还有哪些未知物质成分，均有待进一步探索。

随着物质结构理论探索的进展，人们在原有基本粒子基础上又发现了新的更细微粒子，如夸克（构成质子和中子的基本粒子，是目前所知的最小物质结构）、中微子（一种非常微小的基本粒子，广泛存在于宇宙中，共有电子中微子、μ中微子和τ中微子三种形态，其中只有前两者能被观测到。据说“中微子”可以自由穿过地球，几乎不与任何已知物质发生作用，因而难以捕捉和探测，故被称为宇宙间的“隐身人”。也有人说几乎每秒钟数以万亿计的中微子都通过我们的身体，然而，我们却无法感觉到它们的存在）等，至于夸克、中微子等粒子还可不可以再细分，由物质无限可分说法推测，这些粒子再细分应该是可行的（这一点似乎与量子理论有分歧）。进一步有人认为：宇宙中充满了一种几乎不受任何已知物质阻挡的、可以穿透当前任何已知物质的未知物质粒子。如此看来，假设宇宙中真的存在一种绝对空无一物的“绝对真空”环境，那么要想找到一个真空箱、真空管之类的容器去装它，那是绝对办不到的，因为宇宙中已经存在类似“中微子”之类的可以穿透任何已知物质的未知物质粒子，所以任何容器要想装住那个“绝对真空”，这都是不可能的事情了。

综上所述可知，现实世界中是找不到绝对空无一物的环境“绝对真空”的。人说世界之大无奇不有，继正文开头所问，现在要回答，“绝对真空”即“空无（也就是空无一物，什么都没有）”这种东西，它能够在某种环境之中存在吗？

人们一般关心的是现实，谈到现实，常识中一般都认为现实世界在空间上最大，原因就是：世界是包围着任意东西的。既然世界是包围着任意东西的，假设存在“世界外”，则世界外就应该是空无一物什么都没有的“空无”了。现在假设存在“空无”这种东西，我们分三种环境来探讨。

①世界内部

现代宇空观测技术指出：太空中存在大量当前人类还远不清楚的东西“暗物质”，有人认为这种暗物质自身不能发光（故而看不见），不反射、折射或散射光，它们是百分之百的透明体，且几乎不与常规已知物质发生任何作用（只具有某种引力效应），这便是我们为什么无法感觉到这种物质存在的原因，并有存在大量“无限细微无形物质”的说法（宇宙中存在无限细微物质的证明方法见本文作者《物质无限细微性》，而无形物质的存在性则是显然的）。我们知道，物质是在永恒地运动着的（即找不到绝对静止物质），传统上一般都认为世界是物质的。现在，我们要怎样才能保证永恒运动着的物质以及大量当前人类还远不清楚的物质（包括已经论证过的无限细微物质以及无形物质）不会钻到“空无”这种东西内部去呢？也就是如何保证“空无”这种东西永恒的纯洁性呢？最理想的办法就是做一个容器把它装起来。我们现在就来做容器，先看无形物质（这里指无法用当前已知的任何高精仪器去感知而又客观存在的物质）的情况。因为无形物质是无形的，所以一般认为不可能用它去做成任何容器（可以证明，即使能够用无形物质做成某种容器，但由于物质运动具有绝对性，所以这种容器的存在时间和存在空间都只具有相对性），因此只能看有形物质的情况了。由于作容器的有形物质粒子本身及粒子之间是有间隙的（现代物理已证实微观粒子内部是空旷的，不过应注意，这里所谓的“空旷”并不是绝对空无一物，而是物质细微到一定程度后，这种物质和大小能与其相比拟的类似微粒的集合相对常识中的微粒来说它已经是一种特殊流体，人们已无法用当前的任何仪器去感知这种流体物质的存在故谓之“空旷”而已），这有点类似人们所说的物质粒子泡沫结构状态，如果用有形物质作容器去装“空无”这种东西的话，虽然所有的有形物质可能全部都会被阻隔在容器外面，但除了“大量当前人类还远不清楚的物质”会不会钻进容器里面去这还不得而知之外，对“无限细微无形物质”来说，这种容器就会显得无能为力，也就是说这种容器在超微观环境下粒子本身空旷的内部及粒子间的间隙对“无限细微无形物质”这种东西来说就是一种通道，拿这种容器去装“空无”这种东西时，这就会像宏观世界拿“用渔网做成的容器”装上某种东西后放在水里面去一样，水就会毫无阻挡地进入到容器里面去（其中无限细微物质流体接触到微观粒子“空旷”区域的特殊流体时，由于物质运动绝对性它们便会相互扩散而“渗透”到对方区域中去），也就是说，找不到一种有形物质作容器去把“空无”这种东西与物质世界隔绝，因此“空无”这种东西在世界内部就不可能真正纯净到“绝对地空无一物”的程度。故而世界内部是不可能存在“空无”这种东西的。

②世界外部

怎样才能保证世界内部“永恒地运动着的物质”不会钻到世界外部纯净的“空无”之中去呢？看来最理想的办法还是做容器。用什么东西作容器呢？如前所述，用有形物质和用无形物质都是行不通的。现在唯一要考虑的就是用“空无”这种东西本身来作容器的材料了。但是，如果能够用“空无”这种东西来做成某种容器的话，那么它怎么又能够叫做“空无”呢？所以，用“空无”这种东西本身来作容器的材料也是行不通的。也就是找不到任何一种东西来作容器可以确保世界内部“永恒地运动着的物质”不会钻到世界外部纯净的“空无”之中去，所以“空无”这种东西在世界外部也不可能纯净到“绝对地空无一物”的程度。从而世界外部也不可能有纯净的“空无”这种东西存在。

③世界边缘

世界边缘可能有物质也可能只有“空无”这种东西，有物质时的情况就是①的情况，只有“空无”这种东西时的情况就是②的情况。

综上所述便有下述定理成立

定理A：“空无”（也就是空无一物，什么都没有）这种东西，它在任何环境之中都是不存在的。往下称这个定理为“不空定理”。由此立刻可知推论1成立，推论1（“真空不空”结论）：宇宙中不存在绝对空无一物的环境“绝对真空”。

推论2：宇宙是被物质充满的。

证明：假设宇宙不是被物质充满的，那么它就必定存在某个没有物质的“绝对真空”环境，但这将与“真空不空”结论相矛盾，因此“宇宙不是被物质充满的”这种假设不成立，即宇宙一定是被物质充满的。

根据推论2，我们就有充分的理由说：“宇宙，它是一个物质世界！”

人们常说物质不灭，但却不知为什么这个结论会成立，证明如下（有关“质速关系式”问题和“质量亏损”之说见后文）：

假设一个系统中的物质被消灭了，不存在了，那么这个系统内部就应该是真正空无一物的“绝对真空”环境。但是，这将会与“真空不空”结论相矛盾，所以“物质被消灭了”的假设不成立。据此，就有如下的物质不灭定理成立：

定理B（物质不灭定理）：宇宙中的所有宏观物质都可能发生形状、体积、颜色、味道、性质等物理变化和化学变化；所有微观物质都可能发生形状、性质等变化（某微粒层次含裂变聚变衰变核变化）以及某种未知的物理变化，也就是它们都可能从一种物质变为另一种物质，但它们是一定不可能被消灭（从有质量的物质变成不具有任何物质属性质量的东西）的。

根据定理A和定理B，就可以推断出在一个系统中的正反两种物质，它们在相遇发生湮灭现象之后，会不会产生出绝对真空的情形或者物质会不会消失的情形，如正负电子对撞机中的正负电子对撞后，会不会消失到不存在任何物质属性“质量”的情形（证明略）。

上面我们叙述了物质不灭定理，这些物质是从哪里来的呢？这当然应该考虑所有的环境。由不空定理可知，物质的来源环境只可能是纯物质环境而不可能是“空无”环境。既然物质不可能来自于“空无”环境，那么，“物质创生”一类说法就是不成立的。从而，物质经过所谓的“大爆炸”从无到有（所谓的奇点实则就是“无”，否则就表明物质本来就是存在的，不过，由有限体微粒产生无穷多物质之说并不成立，因为有限体物质质量是有限的，无穷多物质质量是无限的，这将要牵涉否定质量守恒律问题）创生，进而再演化成今天之宇宙的说法自然也就不能成立。

实际上，迄今为止人们所知道的物质变化中，物质与反物质之间的反应变化是最剧烈和最彻底的（孤立物质本身的变化和物质间的反应都是无法与此相比拟的），现代物理理论认为，正电子与负电子反应后，质量并没有完全消失而变成纯能量，而是生成光子对，尽管两个电子湮灭（不存在）了，但质量依然存在，因为失去的质量被光子所携带。当前北京正负电子对撞机的实验则进一步确认：电子对撞机中的正负电子对撞后，正负电子不是变成了纯能量，而是变成了其它物质粒子（除了已知微粒而外，2006年１月确认的最新未知粒子是X1835，据推测有人认为，对撞结果中至少还存在“当前精度下的观测系”不能感知的未知物质粒子）。正反物质间的反应尚且如此，其它物质间的反应就更不必说。故电子与光子质量差所对应的“当量能量”当然也并不仅仅只是纯能量，即任何物质变化都不可能变成纯能量。反应物与生成物的因果关系中最恰当的解释至多只能是“质能守恒（质能守恒实际上隐含有质能转换的意味，这有待进一步探讨）”而不可能是“质能转换”。事实上能量是物质的一种属性，动能便是典型例子：物质相对运动时所以便产生了能量（动能），物质相对静止时相应能量（动能）即消失，这表明物质是能量的发源地同时也是能量的载体（有关“物质是能量密度大的地方”之说实际上并不成立）。反应物与生成物静止质量之差以及对应的“当量能量”被计算出来后，恰好与释放到环境中的能量相等（实际上一般情况并不可能恰好相等），从而就得出“质能转化”之说，实质上是没有从整个系统去看问题的某种以偏概全的认知结果。

至此，结合物质不灭定理，就有物质守恒律成立：物质既不能创生，也不能被消灭（不会消失），它们只能从物质的一种形式转化为另一种形式。

对物质守恒律人们无法认同的地方主要有两点：①物质质量随速度变化而变化，这似乎意味着物质会随着速度的变化而产生或消失；②“质量亏损”后有相应“当量能量”产生，这似乎意味着物质已经转变成了能量。其实，①物质质量随速度而变化的情况至多反映的是物质属性“质量”与物质运动形式状况的某种间接关系，并不存在速度与质量之间直接的必然关系。实际上，如果运动物质（包括高速微观粒子）不存在与外界的物质交换现象的话，它是一定不会因为速度大小而凭空产生质量变化的（相关内容请参看本文作者《“质速关系式”的谬误》）。质量问题实际上早就有精确实验下的结论“质量守恒律”为世人所公认。20世纪初以来发现的高速微观粒子质量随速度而变的现象，实际上直到今天都还处于争议之中。至少，物质质量随速度而变化的情况并不意味着物质可以凭空创生或消失；②“质量亏损”情况，实则并不是亏损了的质量变成了纯能量，而是物质变化伴随能量变化或能量变化伴随物质变化的过程中，高能条件下微观粒子变成了一个或多个更细微粒子而逃过了观测系的观测（观测系精度仅达到某层次时人们将无法发现更细微层次物质：过去人们认为正负电子相遇时的湮灭现象将产生光子对，甚至有人认为产生的是100％纯能量，正负电子对撞机出现后，才发现正负电子对撞后的结果中不仅仅只是光子，更不是纯能量，而是多个更细微物质粒子或比正负电子更大的物质粒子）。

物质守恒律实际上表明了物质存在的永恒性和绝对性：物质是不生不灭的。因而物质并不是从某无穷大纯能量点“奇点”爆炸产生的（能量不过是物质的属性），不过，这个定律却一直是人们不敢认同的，原因实则就是“空无”这种意识一直没有被人们看破之故!! “空无（即绝对真空）”，它不但是模棱两可结论“光速不变”、“光速极限”成立的意识根源，也是“大爆炸宇宙论”成立的某种意义下的意识根源，限于篇幅讨论暂略。

结 论

①真空不空结论是成立的；②已有结论物质守恒律是成立的；③宇宙由“大爆炸”产生结论不成立。

作者简介：陈诚（生于1954年9月），男，汉族，贵州省平坝县第二中学（中数一级）教师，1983年毕业于贵州安顺高等师范专业学校（数学专业）业余喜欢从事计算机知识、物理前沿理论知识探索，研究方向：物理前沿理论。

第二作者：陈德全

 原创修改日期：2007年6月18日