太空是空的吗？

太空其实不是空的，太空的任意一处充满了气体、尘埃、来自恒星的带电粒子风、来自恒星的光、宇宙射线、大爆炸遗留下来的辐射、引力、电场和磁场以及核反应中的中微子。

太空中也有两种我们无法直接探测到的东西：暗物质和暗能量。

即使所有这些东西都可以从某个特定的太空区域被移出并被阻挡在外，仍然有三样事物是我们永远无法移除的：（1）真空能量，（2）希格斯场，（3）时空曲率。

真空能量（也称为真空涨落或零点能量）源自大量的粒子和反粒子对在空间中突然出现，并且湮灭消失。

真空能量会产生非常实际的影响，因为它会减弱或隐藏电场。

真空涨落并不是某种奇异的、未经检验的理论产物，它是许多日常现象的基础，比如激光非常依赖真空涨落的存在。

当一束激光产生时，就会得到相干光发射的一个链式反应，这个链式反应是由真空涨落引起的。

同样地，放射性衰变也是由真空涨落引起的，如考古学家利用碳14测年法确定材料年代。

真空能量可以通过卡什米尔效应来测量，即两个未带电的金属球非常接近，真空能量会使它们相互吸引。

当它们距离足够小的时候，这种吸引力是由于真空能量支配了引力和电磁效应。

真空能量也解释了氢原子能级的兰姆位移。

真空能量是主流物理学已经确立的一个原则，但利用真空涨落作为能源的自由来源是伪科学。

第二，希格斯场无处不在，它给许多粒子赋予了质量。

根据质能守恒定律，在一个封闭的系统中不能产生或破坏质能。

因此，当希格斯场给一个粒子提供质量时，它是通过从真空中提取能量来实现的。

2012年，在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机中首次实验验证了希格斯场的存在，因此引起轰动。

​最后，根据爱因斯坦的广义相对论，时空曲率是空间本身的固有属性。

质量给予空间曲率来作用于空间，而空间通过让它们在弯曲结构中运动来作用于质量。

质量在弯曲时空中以直线运动的现象被称为引力，卫星在轨道上的弯曲轨迹实际上是弯曲空间中的一条直线。

一个没有质量的空间仍然有一个形状，它仍然有爱因斯坦的度规场。

因为引力就是空间本身的形状，所以没有办法从空间的一个区域中吸出引力或隔绝引力。

因此，即使是最空荡的物理真空也总是有一个曲率场。

因此，即便是完美的虚无空间总是会有真空能量、希格斯场和时空曲率。

而像太空这样的标准真空，也有气体、尘埃、风、光、电场、磁场、宇宙射线、中微子、暗物质和暗能量。

尽管这些事物遍及太空，但对于地球上习惯处于一层稠密空气中的人类来说，太空似乎是空的。

下面总结了这些概念：

物质

例子：有形天体、气体、尘埃、太阳风、宇宙射线、μ介子。

可移除性：使用厚壁和真空泵可移除。

光

例子：星光、热辐射、宇宙背景辐射、无线电波、电磁场。

可移除性：在接近绝对零度下，使用厚厚的导电壁可移除绝大部分。

中微子

例子：太阳中微子、来自放射性尘埃的中微子。

可移除性：利用比地球还厚的墙壁可移除。

暗物质

例子：银河晕、星系间的细丝。

可移除性：未知，可能无法移除。

真空能量

例子：粒子-反粒子对瞬间凭空产生。

可移除性：不可移除。

希格斯场

例子：希格斯粒子耦合、希格斯玻色子。

可移除性：不可移除。

空间曲率

例子：引力、宇宙结构、暗能量。

可移除性：不可移除。