物理學(xué)并沒有被智子鎖死，原來聲音真的可以在真空里傳播，在特殊條件下就行，只不過不是太遠(yuǎn)。但是絕不是顛覆了物理學(xué)對于聲音傳播的定義，而是在量子力學(xué)中，沒有什么是理所當(dāng)然。

▲聲波穿過真空間隙（藝術(shù)圖）

我們知道，聲音傳播傳遞需要介質(zhì)，因此真空中聲音自然無法傳遞。但是，這里的前提的是“真空為空”，如果“真空不空”，那么聲音就可以傳遞了?；蛟S，真空中的宇宙，比我們聽到的要豐富的多，只不過我們現(xiàn)在還沒有能力聽到。

▲2019年中科院物理研究所刊文報(bào)道：聲音可以在真空中傳播

俗話說“遇事不決，量子力學(xué)”。在量子力學(xué)角度，真空并不是空無一物，而是有量子場在其中波動，就如同無數(shù)個小球在其中跳動。

它的理論依據(jù)是：一個物體的位置和速度不可能同時測準(zhǔn)，也就是說物體不可能完全靜止下來（否則速度精確為零）。這也就意味著，即使處在最低能量的狀態(tài)，能量也不可能為零。

量子漲落示意圖

所以，在量子場理論中，真空中有存活時間很短虛正反粒子對，并且一直在真空中生成和湮滅，形成“量子真空漲落”，又稱“量子漲落”或“真空漲落”。

▲卡西米爾效應(yīng)示意圖

1948年，荷蘭的一位名叫德里克·卡西米爾基于量子場論的真空量子漲落觀念提出：真空中兩片中性不帶電的金屬板會出現(xiàn)吸引。

相當(dāng)于告訴大家，在真空中，即便沒有強(qiáng)力、弱力、電磁力和引力這宇宙四大力影響，還有一種潛在的能量會存在。

卡西米爾也不是胡亂說的，他做了一個實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了真空中兩片中性（不帶電）的金屬板會出現(xiàn)吸力。并且，卡西米爾還檢測到在10納米（大概是一個原子尺度的100倍）間隙上，卡西米爾效應(yīng)能產(chǎn)生1個大氣壓的擠壓吸引力。為了紀(jì)念這個發(fā)現(xiàn)，人們稱這種現(xiàn)象為“卡西米爾效應(yīng)”。

▲卡西米爾效應(yīng)

2011年6月9日，據(jù)英國《每日郵報(bào)》報(bào)道，瑞典的一個物理學(xué)家小組實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無中生有——從真空中創(chuàng)造出一束粒子流（閃光），并且還成功捕捉到實(shí)粒子。

當(dāng)然，任何學(xué)術(shù)或者理論的發(fā)展都充滿了辯證，隨著時間的推移，科學(xué)家們已經(jīng)將卡西米爾效應(yīng)所說的“真空中兩塊平行金屬的壓力”拓展到了“任意鍵介質(zhì)系統(tǒng)的自由能及分子力”，也就是“范德華力”。實(shí)際上，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)卡西米爾力與范德華力都是分子間作用力，其本質(zhì)都是量子漲落。

▲真空環(huán)境下的熱傳遞

后續(xù)，物理學(xué)家觀測到了“真空熱傳導(dǎo)”，加州大學(xué)伯克利分校的張翔團(tuán)隊(duì)也用了四年時間完成了真空環(huán)境下熱傳導(dǎo)的測量任務(wù)。

他們研究了得出結(jié)論：高溫物體的能量向低溫物體傳播的過程，物體中間隔著350-800 nm厚的真空。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)距離小于500 nm時，熱量能通過聲波的形式進(jìn)行傳播。同樣，張翔團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)了聲音可以在上述環(huán)境下傳遞。

▲張翔團(tuán)隊(duì)2019年論文截圖

2023年7月14日，芬蘭物理學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)了讓聲波在兩個氧化鋅晶體之間極小的真空傳輸。原理則是利用氧化鋅晶體這種壓電材料，產(chǎn)生電荷，在納米尺度下，可以通過“將聲音的振動波轉(zhuǎn)化為物體之間電場內(nèi)的漣漪”實(shí)現(xiàn)傳遞。但是他們也發(fā)現(xiàn)有耗損，或者不能完全傳播，但是有時又能100%“躍過”真空。

這其中的原理還有待于進(jìn)一步揭示，但是對于證明“真空不空”這個理論，無疑又是一個次有效的嘗試。

那么，根據(jù)美國國家工程院院士、中國科學(xué)院外籍院士張翔教授，關(guān)于真空狀態(tài)下能量和聲音的傳遞的實(shí)驗(yàn)，加上此次芬蘭物理學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，也許我們的物理教科書就會出現(xiàn)“第四種熱量傳遞方式”和“真空條件下聲音如何傳遞”的新知識。

最為重要的是，在量子力學(xué)領(lǐng)域，將會開啟量子熱力學(xué)和聲學(xué)的新大門。一些基于這些理論的散熱、傳聲方式將會徹底改變，比如納米級別的芯片散熱問題，微型電機(jī)研制等都會受益。