真空力

真空力 zhen kong li英文 Vacuum force

所谓真空力，就是真空作用力的简称。

真空力的概念最早是由伽利略首先提出来的当时主要用此概念来诠释真空泵工作原理及其提升水时高度极限问题，后来被大气压概念所替代后逐渐淡化出人们的视野，但是近几年随着物理新现象、新问题的不断出现和产生，这个沉寂了几百年的概念又重获新生再一次重新提及出来用以诠释新的物理现象。

真空力概念的由来

公元前460-370年间，在当时有一位大哲学家叫德莫.克利特的人，他认为世界的本源应是由原子和虚无组成且原子在虚无中做永恒的运动。但是他这一观点却遭到公元前384-322年间的另一位大科学家亚里士多德的强烈反对和排斥。亚里士多德认为，真空绝不可能存在，因为空间必须有物质性才能相互作用，所以空间决不会虚无到没有任何物质存在，而空间必须是一个有作用存在的连续的物质实体，这就意味着原子论失去了其应有的基础，即原子根本不存在。由于亚里士多德和德莫克利特二人的观点截然相反又都是当时的权威人士，故此二人的观点在以后的几千年里逐渐形成了两个完全不同的派系，这两个派系之间的争吵一直延续到公元十七世纪。

十七世纪的西方由于文艺复兴和工业革命使得社会发展迅猛，特别是工业革命促使西方各国经济发展迅速，蒸汽机的发明和广泛应用促使煤矿业也迅猛发展，社会对煤炭的需求大大增加。由于当时生产力的限制，挖煤、采矿主要依靠人力维持，技术的落后使得矿井中经常漏雨渗水，使得矿井内积水成灾事故频繁发生，严重阻碍了煤矿业的正常发展，于是有人发明了抽水泵用它来排除矿井中的积水，就在使用过程当中工程师们就发现了这个奇怪的现象，无论如何改进抽水机的设备和精度都无法将水抽到10米以上的高度，也就是说利用真空抽水存在一个极限值问题，这个奇怪的极限值问题一直困绕着当时的工程师们，在百思不得其解的前提下便有人带着这个奇怪的极限值问题去请教当时的著名科学家伽利略。

伽利略当时年事已高但听到这个消息后非常感兴趣并据此猜测：真空泵之所以能克服重力并把水传输到高处那是因为管子内部的真空可能具有一种作用力的结果，并且他还把这种作用力称之为“真空力”；而且还进一步猜测，真空泵之所以只能把水输送到10米左右的位置可能是“真空力”是有一定限度的。

年迈多病的伽利略没有精力去继续研究这个问题， 便把这个问题交给了他的一个学生拖里拆利，并提示他如果水有这么一个高度限制，那么其它液体也一定有一个类似的高度限制，并且其液体密度越大则高度越低。后来托里拆将水改为水银又将铅管改为玻璃管后成功的进行了以他的名字命名的、著名的托里拆利实验。

但是学生托里拆利实验的结论却与老师伽利略先前的猜测相去甚远甚至是背道而驰，原先伽利略所认为的“真空泵之所以能克服重力并把水传输到高处那是因为管子内部的真空可能具有一种作用力的结果”，被托里拆利定论为“真空泵之所以能克服重力并把水传输到高处那是因为管子外部的大气所具有的重力作用的结果”；原先伽利略所认为的“真空泵之所以只能把水输送到10米左右的位置可能是“真空力”是有一定限度的”，被托里拆利定论为“真空泵之所以只能把水输送到10米左右的位置是因为大气压具有一定限度的”。

再后来帕斯卡多姆山实验和马德保半球实验的出现和加入，促使大气压理论风靡一时并且成为了诠释真空泵现象的主流思想和理论，从此伽利略的“真空作用论”及其“真空力”概念被“大气压作用论”及其“大气压强”概念所替代，“真空作用论”思想及其“真空力”概念还没有真正意义上的产生就被扼杀、框亡在襁褓和摇篮中。

那么在真空泵现象当中，促使液体水克服重力方向、逆着引力方向反方向运动的施力物质到底是伽利略所说的真空所具有的真空“作用力”呢？还是托里拆利所说的大气所具有的大气压强作用力呢？二者究竟孰是谁非呢？物理学界和哲学界一直存在争议，几百年来也一直是一个未解之谜？！

真空力概念的新生命

龙卷风是一种非常特别的自然现象，直至目前为止关于龙卷风的形成机制及其能量来源、作用原理仍旧是科学界一个未解之谜，但是水龙卷风现象中却隐藏着一个巨大的启迪而这个启迪能给予我们一个标准，用以判别伽利略和托里拆利之争。水龙卷风其实就是龙卷风发生在水面（湖、河、海等等）上的龙卷风的别称，它相对应着发生在陆地上的陆龙卷风，水龙卷风与陆龙卷风最大的差别就是其中心内部会多出一个通天水柱！这个通天水柱一般都在百米左右、甚至更高，据资料记载最高一次发生在前苏联境内高度大约近千米。

水龙卷风现象带给我们一系列问题也同时带给我们一系列启迪，问题是：在水龙卷风发生过程中，水为什么能够或者依靠什么抵消重力作用并逆反着引力方向向上爬升？这个反重力作用力是什么由谁产生的？结论是：水龙卷风中一定蕴藏着一种目前人类还不清楚、还未认识到的未知作用力！这种作用力具有一种反重力、反引力性质！水龙卷风现象还带给我们一个结论那就是在常温常压下从低到高利用真空提送水不存在高度极限问题，而这个高度极限问题恰恰构成了判别伽利略的“真空作用论”和托里拆利的“大气压作用论”谁对谁错的分水岭及其标准准则。

真空力概念的新机遇

1998年，美国国内两个天文观测小组分别通过遥远星系中La型超新星的天文观测、以及威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）提供的有效信息和星系基隆数字巡天（SDSS）的结果研究发现宇宙在加速膨胀。并且对微波背景辐射的细致观测(WMAP)的精密数据,以及Supernovae Ia所提供的数据，都呈现以下一些惊人的观测结果：

a) 宇宙年龄是137±2亿年

b) 哈勃常数是0.71±公里/秒/Mp c

c) 宇宙呈现以下结构，宇宙总质量(100%)≌重子+轻子(4.4%)+热暗物质(≤2%)+冷暗物质(≈20%)+暗能量(73%)，而总密度Ω0=1.02±0.02，亦即恰好差不多等同于平直空间所要求的临界密度。（这个公式的意思是，在整个宇宙中我们目前所看到的星系只占整个宇宙的约4%左右，其余约96%的物质都是我们看不见、不了解的暗性东西。）

d) "暗性东西"将呈现一些前所未有的一些全新的性质：

物质的状态方程由P=Wρn所表示，(其中P是压力，ρ是密度，W是某一常数，n是某一数值)，普通物质W≥0，P≥0，ρ≥0，这就意味着物质所产生的压力表现为正数、正值。而暗性东西的状态方程中，W = -1。于是科学家们就此猜测：在茫茫宇宙之中应该海存在着一种具有负压且能够克服重力作用、能够促使物体反引力方向发生位移运动的一种全新的"斥力作用力"，并把这个具有反重力、反引力作用的未知作用力称之为“暗能量”。

1998年至今已经十多年过去了，但是暗能量及那个具有负压、反重力、反引力作用的未知斥力作用力至今还没有被找到或者被证实。

“负压、反重力、反引力以及斥力作用”，这些词汇立即把我们的思路联系到龙卷风中那个导致千米水柱现象背后未知的神秘的作用力，以及伽利略所提及到而被物理学界抛弃了的“真空力”概念。天文学中的“暗能量”是不是就是物理学中的真空呢？这个问题反过来其实就是在问真空到底具不具备一种反重力、反引力、负压、斥力性质的作用力呢？这个问题就需要实验来验证、需要事实来支持了。

真空力的最新研究结果

真空力学效应的发现

1998年（xi’an）一位学者（zhang zhe）设计并发明了一套实验器具，以此欲想来验证并判别伽利略和托里拆利之争之谜。

按照大气压强理论，大气压是有限度的而这个限度就是通常状态下大气大气压强约是一个标准大气压强，因此利用抽真空、气压差的方法在通常状态下是无法把水抽取到10.36米这个高度以上的。这同时也就意味着：如果利用抽真空、气压差的方法可以突破这个高度极限，那么真空管中促使水克服重力作用、反引力方向逆向攀升的作用力就并非大气压强所为的了。

基于这个原理和原则，xi’an的学者（zhang zhe）设计的实验是这样的：

给一根约14米高的pvc透明塑料管内灌满水银后封堵两处端口后，将底处端口按插入一个装满水的水槽的水面以下部位，打开底处端口后发现水槽的水伴随着管内水银的不断下降自己本身在没有耗费任何能源和作用力的前提下，竟然克服重力作用顺着透明塑料管内逆着引力方向一直攀升到14米的塑料管内顶端。

这个实验的成功，具有划时代的意义！它则意味着：一方面反证了将大气压强作为真空泵中液体水攀升的原因是错误的！更为重要和有意义的是另一方面，巧妙地证明了被人们认为是一无所有的、空无、虚无的真空其实是具备一种人类还未曾发现和意识到的力学效应是一种新型能量和能源！也正是这种作用力、这种能量促使真空泵中液体水能够克服重力作用逆反引力方向向上攀升。

真空力的属性

第一基本属性，真空由于其非物质性本身就是一个空无一物之物，所以真空就不具备常规物质比如，气体和液体对其内部运动物质所带来的阻力问题，也就是说真空内部均匀、平坦而又光滑在这里运动的常规物质体其阻力都将消失为零。

第二基本属性，真空自身并不显现力学效应和特征，只有当和常规物质发生接触时真空才显现出力学效应和特征。由于真空和常规物质接触分为两种状态，故而真空力就呈现出两种完全不同的作用机制。

真空和常规物质接触的第一种状态：物质体完全包裹、密封真空时，真空对包裹、密封它的物质体会产生一种一种不同于常规力学的一种全新的作用方式“外偶合作用”（如图2所示）；真空和常规物质接触的第二种状态：真空完全包裹、密封物质体时，真空对在其内部的物体质会产生一种和“外偶合作用”相反的“内偶合作用”（如图1所示）

第三基本属性，真空还有一个非常特殊又不同于常规物质的重要基本属性，即无论其体积如何变大其“真空密度”不变化，但是“真空力度”却随体积不断变大、变小而不断增强、变弱，这相对于普通物质气体性质及其能量密度随体积膨胀而减小来说的确简直非常的神奇。

第四基本属性，也是真空最大的、最重要的一个属性，目前我们已知的四种作用力均以物质为载体表现为矢量力，而真空力却以空间为载体表现为标量场（力）。也就是说普通物质无论施力或者受力都是具备大小和方向性的，而真空力无论施力或者受力都是立体的、全方位得向内收缩、或者向外发散，由于方向相反、大小相等，依据力学平衡原理，故尔真空一般呈现出一种表象即“没有方向性”且大小为零。（如图1、2中所示）

真空力的计量和计算真空力规律1

被真空包裹着的物质体均受到一种源自真空自身的作用力，其作用力的大小等于同该物质体体积相等的汞液所受到的地球重力，其作用力的方向同该物质体所产生的的引力方向及重力方向相反。

真空力规律2

包裹着真空的物质体也均受到一种源自真空自身的作用力，其作用力的大小等于同该真空体积相等的汞液所受到的地球重力，其作用力的方向同该物质体所产生的的引力方向及重力方向相同。

真空力规律3

真空中的物质体均会同真空本身产生一对相互作用力，这对作用力大小相等且方向相反，其中一种作用力的方向由物质体外的空间指向物质体内的中（重）心位置（俗称重力），另外一种作用力的方向则方恰恰向相反，由物质体内的中（重）心位置向外承辐射状向周围空间发散开去。

真空力计算公式：真空力的大小等于真空常数和真空体积的乘积。真空常数为地球重力加速度和汞液密度的乘积，其物理意义代表真空度。张哲（著）

万有引力与真空力

万有引力的起源问题曾使牛顿、爱因斯坦等物理学大师百思不得其解，直至他们逝世也没有弄明白万有引力是如何产生的，这不仅给自己留下一个千古遗恨也给后人留下了一个“千古之谜”。现在只要我们运用“真空力论”去看待、解答引力起源问题，引力起源之谜就显得非常简单、非常明了。

万有引力的本源是什么？这个问题反过来其实就是在问宇宙之中巨大的星球和天体为什么可以轻轻松松的、自由自在地“悬浮”在虚无飘渺的真空中并有序运行？

当我们认识了真空的力学效应和真空力的“偶合作用”后反过来诠释天体的悬浮问题，我们会发现一切都那么自然，一切都那么流畅了。

当天体星系被真空所包裹后真空就会与星系天体（包括一切已知物质、天体）均会产生一种“内偶合作用力场”；根据力的相互及平衡原理，星系天体在受到“内偶合作用力”的同时也就会相应的产生一个与其大小相等、方向相反的且相对应的、指向星球天体中心的、具有方向性的反作用力，当“内偶合作用力场”与星系天体那个具有方向性的反作用力达到平衡时，星球天体就可以轻轻松松的、自由自在地“悬浮”在虚无的真空内部了，这样就美满解释了天体为何能够“悬浮”在虚无缥缈的真空中这一奇怪现象了。解决了天体物质“悬浮”问题，回过来再看万有引力的起源问题就更简单了。任何星系天体只要处于真空中就都会受到真空力的“偶合作用”继而就会产生一个与真空力相对应的“反作用力”，这个反作用力就是万有引力（如图3所示）。这样也就圆满解释了万有引力本源之谜。

真空力既然力无穷大为什幺我们会丝毫觉察不到呢？从图3中我们可以清晰看出，作用在物质天体上的真空力全部都是以“对”的形式出现的，依据力学平衡原理，两个大小相等、方向相反的作用力抵消为零，所以真空力对外不表现任何力学特征，故尔人们很难觉察到它的存在，这就圆满的解释了真空力虽然力大无穷但为什幺人们没有丝毫觉察到的真正原因。

暗能量与真空力

1998年，国际界两个天体科研小组分别、独立的都发现了一种特别的天体现象-----星系在加速膨胀现象，根据这个特别的天体现象科学家们推测：在宇宙当中的确应该还存在着一种不同于目前已知的四种基本作用力另外一种基本作用力！这种作用力同前四种作用力最大的区别就在于：前四种作用力所产生的力都是正压力即引力作用，而这种作用力恰恰相反其所产生的力不是正压力而是一种负压力即斥力作用，前四种作用力全部依赖于物质质量而存在，而这种作用力则完全可以脱离物质质量而独立存在！其还有一个最大的特征：就是可以克服重力而产生一种反引力作用力！

通俗一点就是说：重力可以促使物质体向人们脚下的方向运动，而这种作用力则恰恰相反它可以促使物质体向人们头顶方向运动。由于这种力的特别和特殊性，人们对它的载体无法用物质这个概念来描述和定义，故此称这种作用力的载体为“暗能量”。

可见“暗能量”自发现之日起就是以一种反引力、反重力作用力的面貌出现的，即“暗能量”其实就是一种具有反重力反引力作用力的作用力。 真空的反重力反引力效应的发现也就证明了，科学界一直在苦苦寻找的“暗能量”其实也就是我们所熟悉的真空。