宇宙には真空は存在しませんが、真空とはいったい何なのでしょうか?

「真空」という言葉は、あなたや私にとって馴染みのない言葉ではありません。スーパーで購入する真空パック食品や、日常生活で使う真空パック袋など、私たちの身の回りのあらゆるところで目にすることができると言ってもいいでしょう。

「真空」と名付けられたこれらのものは本当に真空ですか?もちろんそうではありません。それらは真の真空からは程遠いものです。真の真空とは、エネルギーと運動量を持つ粒子が存在しない空間を指します。この文章を注意深く考えてみると、「真の真空」が存在することは絶対に不可能であることがすぐにわかるでしょう。なぜなら、エネルギーと運動量を持つ粒子には、一般的な物質を構成するさまざまな原子や分子だけでなく、光子やニュートリノも含まれるからです。つまり、真空中には何も存在できないのです。光子がなくても大丈夫ですが、ニュートリノがなければほぼ不可能でしょう。

ニュートリノは光子と同様に、物質を構成する基本粒子であり、レプトンの一種です。

ニュートリノは非常に小さいため、私たちの体も含め、マクロの世界のすべての物質はニュートリノに対してほぼ透明です。毎秒約 100 兆個の太陽ニュートリノが私たちの体を通過しているのに、私たちはそれをまったく感じていないということをご存知ないかもしれません。このことから、ニュートリノさえ存在しない空間を作りたい場合、それはほとんど不可能であり、したがって本当の意味での真空は存在しないことがわかります。人間がそのような空間を創り出すことはできないだけでなく、そのような空間は宇宙のどこにも存在できません。したがって、真空の要件を下げて、標準大気圧よりはるかに低い気圧の空間を真空と呼ぶことしかできません。

真空の要件を下げたとしても、真空空間を作るのは依然として困難です。

科学と神学の見解はほとんどの場合矛盾していますが、真空の問題に関しては驚くほど似ています。西洋の神学思想では、悪魔は真空に現れると信じられており、神は真空を非常に嫌っています。真空が現れると、すぐに他の物質で満たされます。したがって、真空は存在せず、たとえ真空が発生したとしてもすぐに消えてしまいます。神学的な見方は少々奇妙ですが、結論は事実と非常によく似ています。確かに現実世界で真空空間を作り出すのは非常に困難です。真空空間を作り出すことの難しさは、達成したい真空の度合いと密接に関係しています。 1標準大気圧は101325Paであり、100Pa以上の圧力を持つ真空空間を「低真空」と呼びます。このような真空は、単に空気を送り込むだけで実現できます。

0.1Pa～100Paの空間を中真空、0Pa～0.1Paの空間を高真空といいます。低真空、中真空、高真空のいずれであっても、空気を送り込むことで実現でき、そのツールとなるのが私たちがよく知っている真空ポンプです。

もちろん、真空空間を作る方法は掃除機をかけることだけではありません。化学反応を利用して真空空間を作り出すこともできます。例えば、ある空間にある特殊なガスは、化学反応によって固体に変換されることがあります。固体は密度が大きいため、密閉された空間内に一定の真空が形成されます。さて、この質問について考えてみましょう。光子やニュートリノなどの基本粒子を考慮せず、気体分子だけを考えれば、完全な真空空間を作り出すことができるのでしょうか？まだ動作しません。

限られた空間内のすべてのガス分子を完全に抽出できるかどうかについては議論しません。たとえそれを実行したとしても、この空間に新しいガス分子が出現したことがすぐにわかるでしょう。

なぜこのようなことが起こるのでしょうか?あらゆる密閉空間は物質で構成されています。この空間の外壁がどのような材料でできていたとしても、その内部の大気圧が一定レベルまで下がると、外壁内の分子状物質はガス分子のように拡散してしまいます。これは神学思想で言われていることと全く同じで、神は真空を嫌い、真空が現れるとすぐに他の物質でそれを埋めてしまうのです。人間は真空空間を作り出すことはできないし、宇宙も同様だ。

宇宙は空であり、特に銀河から遠く離れた領域では物質の密度が極めて低い。

宇宙のこれらの空の領域では、圧力をほとんど測定できません。それは真空に限りなく近いですが、決して真の真空ではありません。宇宙の平均温度はマイナス270度以下ですが、絶対零度の-273.15度からはまだまだ遠いです。絶対零度に到達できるのは真空だけだと言う人もいますが、実際はそうではありません。温度の本質は動きです。動きが速いほど、温度が高くなります。運動は物質の本質的な属性です。物質がある限り、動きがあり、温度が存在します。物質があるところに絶対零度は現れません。物質のない空の空間はどうでしょうか?真空の中には何も存在しない。何もないので、当然温度もありません。したがって、真空は絶対零度ではありませんが、温度はありません。

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