宇宙真空学的发展_精细化学品_中国百科网
宇宙真空学的发展
    
宇宙真空学的发展
达道安1 杨亚天2
1).中国航天科技集团公司五院五一零所; &真空低温技术与物理&国家实验室 2).福建师范大学物理系
　　摘要：本文全面综述了作者创建的《宇宙真空学》的概念、内涵、研究内容、基础理论及数学计算结果。分析了该理论的正确性、自洽性，一致性，比较了理论计算结果和实际观测的符合性，得到了新的计算结果，预言了新的现象。把真空科学技术推广到宇宙空间，是一门全新的理论体系，形成了一个新的学科领域。
　　1.人们通常用玻耳兹曼气体分子分布律公式计算地球表面附近的大气分布，计算结果和实测数据符合较好。但是，当用此公式计算全宇宙空间气体的总分子数时出现了发散。表明玻耳兹曼公式只适用于行星表面附近，而不能用于整个宇宙空间。本文对玻耳兹曼公式出现发散的原因进行了分析，通过引入新的归一化因子，解决了玻耳兹曼的发散困难，得到了新的行星大气分布律公式。由此公式出发推导出行星大气总分子数公式，计算了地球大气总质量，和实测值符合。预测了月球、火星的大气总质量，尚待验证。推导了行星大气总质量随高度的分布公式，行星大气密度随高度的分布公式，行星大气压力随高度的分布公式-高度计公式。用以上公式计算了地球大气的相关特性，符合性很好。首次给出了太阳系八大行星大气密度随高度的分布计算数据和图表。
　　2.假定行星大气是在行星生成、演变过程中形成的，行星大气受行星引力约束且不断地逃逸。建立了行星大气逃逸方程，定义了行星大气逃逸寿命。分别推导出了行星大气层等温分布和不等温分布两种状态的行星大气逃逸寿命的数学表达式。计算了地球、金星浓密型大气层的寿命，结论是远大于它们自身的寿命，大气层非常稳定。计算了月球、火星等稀薄型大气层的寿命，结论是远小于和接近于行星自身的寿命，解释了行星表面大气密度不同的观测事实。
　　3.应用行星大气逃逸理论还可计算行星大气组份的寿命。例如计算了月球、火星表面水汽分子的逃逸寿命。结果指出;月球、火星水汽分子的寿命均小于行星自身的寿命，解释了月球、火星表面没有液态水存在的事实。考虑到水冰的蒸汽压低，建立了水冰升华水汽分子的逃逸方程，通过计算给出了火星水冰在温度180K 下可以保存至今，解释了火星南北极附近表面存在大量水冰的事实。计算指出月球水冰在100K 温度环境下可以保存到现在。解释了美国科学家在月球南极凯布斯深坑发现存在水冰的观测事实。
　　4.大气的准稳态分布告诉我们：在宇宙空间约束大气分子的力，除行星和大气的引力外还应考虑的其它力的存在。作者认为暗物质有可能贡献出对行星大气分子空间分布起作用的引力，并猜想物质分子是由基本粒子和真空构成的，把真空作为物质的组成要素之一。假定真空是一个连续、均匀分布在宇宙空间的能量场，作为一种力的传媒介质，它可以传递物质间的四种作用力-引力、电磁力、强作用力、弱作用力。真空充满在物质内部的微观空间和物体间的宏观空间以及没有实物物体存在的宇宙巨观空间。所有的物体都带着体内的真空场并在宇宙的真空场运动时，发生真空场的交换力。正是由于考虑了真空场对分子的相互作用，才使行星大气的总分子数接近收敛。最近很受关注的希格斯(Higgs)场可能是真空场的组成之一。从物理本质解释了新的行星大气分布律收敛的原因。
　　本文建立了完整的宇宙真空科学理论，克服了玻耳兹曼气体分子分布律的发散困难，给出了新的、自洽的宇宙空间大气分子密度分布律公式。不仅在行星表面和玻耳兹曼公式一致，而且在全宇宙范围内理论计算的结果和实际观测数据的符合性很好。该理论的建立对航天器的轨道设计、航天器在行星表面的降落技术、航天器从行星表面的返回技术有理论指导意义和实际应用价值。
　　附言，仅供参考：
　　本文的全部内容已由作者整理成专著《宇宙真空学》，得到国家科学技术学术著作出版基金资助，基金委员会评审意见如下;。
　　国家科学技术学术著作出版基金委员会评议意见：
　　本书系原创性实验技术及基础理论专著，系统总结了作者三十年来在极高真空技术与物理、可变翼轨道分子屏技术和理论、宇宙真空学方面具有自主创新的研究结果。书中推导出的行星大气总质量公式、行星气体总质量随高度分布公式、行星气体分子密度随高度分布的气压计公式等具有很强的原创性。
　　本书具有原创性，发展了极高真空技术与物理，建立了宇宙真空学的理论基础，把真空科学技术从地面延伸到宇宙真空，填补了空白，国内外尚无相似著作出版。对发展我国真空科学技术、深空探测等方面有重要的指导作用和应用价值。
　　本书可供研究生及科研人员学习，对航天科技人员有实际指导作用。
　　本书作者长期从事极高真空科学技术及其在航天技术应用的研究工作，取得了多项重要的研究成果，发展了极高真空技术与物理，建立了宇宙真空学基础理论。&宇宙真空学&专著将作者多年来重要的科研成果进行整理汇编，是一本具有原创性实验技术及基础理论的专著。对发展我国真空科学技术、深空探测等方面有重要的指导作用和应用价值，国内外尚无相似著作出版。
收录时间:日 19:45:51 来源:中国航天科技集团公司五院五一零 作者:达道安
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宇宙间是真空吗 宇宙是真空的吗？
相关解答一：宇宙是真空的吗？ 看你如何定义真空。如果把没有物质定义为真空，那么宇宙基本上是真空。在除了各个天体之外的宇宙空间，物质的密度平均只有2个原子/立方米。即使把所有能够观测到的天体和星际气体云都算进去，宇宙中物质的平均密度也只有6个原子/立方米。可以算作是真空了。但如果把后来发现的暗物质算进去，宇宙的物质密度要比上面的数字大得多，但具体是多少，因为我们对宇宙暗物质的本质了解得的还不够，也还不很清楚。在用量子力学把真空量子化后，量子真空的概念出现了。量子真空理论认为，真空一点也不空。其中充满了能量。其能量密度甚至比原子核的能量密度还要高。但这也只是理论。相关解答二：宇宙是不是真空的？ 一般可以近似的认为，宇宙是真空的。如果从机械学的角度来说，只要低于一个标准大气压的压力就是真空。按这个定义，宇宙肯定是真空的。而且宇宙的真空度相当高，在地骸上最好的仪器（10负12此方Pa）也达不到宇宙的真空水平。不过宇宙空间中并非没有任何气体分子。通过红外光谱一经发现宇宙中含有甲烷，氨，甚至一些比较简单的有机物（如苯），既然能在宇宙空间中发现这些分子的痕迹，结果不言自明吧。相关解答三：宇宙为什么是真空的 宇宙中不存在绝对真空，虽然宇宙空间中的物质稀薄得要命，比实验室里的真空还要空许多倍，但仍然有极少的物质存在。宇宙中密度最小的地方是空洞，空洞指的是丝状结构之间的空间，空洞与丝状结构一起是宇宙组成宇宙中的最大尺度的结构。空洞中只包鸡很少或完全不包含任何星系，它的平均密度只及星系平均密度的1/25。一个典型的空洞直径大约为11至150百万秒差距；特别的，对于其中缺乏超星系团的大型空洞，时常被称为超级空洞或超空洞。相关解答四：宇宙中存在绝对真空吗 真空有两个概念。一般意义上的真空就是没有物质存在。从这个意义上说，宇宙中不存在绝对的真空。即使是在星系与星系之间的空间，物质密度也有大约2-5个原子/m3，而且这些原子还处于不断的电离成离子（或质子和电子对）又重新组合成原子的过程中。当然，你可以说，把尺度再缩小，例如，缩小到cm3的尺度，不是就可能没有任何物质了吗？还是有物质粒子的。宇宙中的光子比质子多10亿倍，何况还有中微子呢。再小的空间尺度上，也有物质粒子存在。所以，宇宙中不存在绝对真空。另一个真空叫量子真空。这个真空可以没有任何物质存在，但也不是绝对真空。量子力学认为，在一无所有的空间中，也有能量存在，叫“真空零点能”。真空零点能不是没有能量，只是这个能量是处于能量的最低状态。而且真空零点能在一定条件下，还可以实体化，成为看得见、感觉得到的形式－－即形成实体化的物质。这也是宇宙得以存在的原因，就是说，所谓的宇宙大爆炸，就是量子真空中真空零点能的实体化，那个发生大爆炸的“奇点”，就是真空零点能发生了实体化的那一点。在发生实体化的那一刻，零点能分裂为正负能量，负能量回归真空零点场，让真空零点能更负一点。正能量则生成物质粒子，在一系列的衰变后，形成构成我们物质宇宙的各种粒子，再通过自组织化和结构化过程，形成宇宙中各种各样的天体和天体系统。根据美国物理学家约翰·惠勒的计算，真空零点能所具有的能量非常高，达到10^34克/cm3，远高于目前发现的最高的能量密度（10^14克/cm3，就是原子核的密度），因此，一个点的能量就足以形成整个宇宙了。相关解答五：宇宙中是完全真空吗 这是在百科名片中找到的 希望对你有用真空是一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。在“真空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部之部份物质被排出，使其压力小于一个标准大气压，则我们通称此空间为真空或真空状态。1真空常用帕斯卡（Pascal）或托尔（Torr）做为压力的单位。目前在自然环境里，只有户太空堪称最接近真空的空间。所以，宇宙中只是最接近真空的空间相关解答六：宇宙为什么是真空的？你觉得宇宙有可能是一个完全封闭的空间吗？ 其实宇宙并不完全是真空的，大概平均每1立方米就有1-2个分子。只是近似于真空而已。个人觉得应该不是一个封闭的空间，毕竟宇宙是始于一次大爆炸相关解答七：宇宙空间为啥是黑色的。真空吗 人在宇宙里没氧气就死了吧 黑色是因为宇宙空间太大了，光源无法全部覆盖。。正如黑夜里，没有灯光的野外，你拿手电筒照射出去，远处依然是黑色的。。因为手电筒的光无法辐射到，再加上人的眼睛无法看那么远。。所以感觉是黑色的。。。（因为宇宙实在是太大了）宇宙是真空的，没有氧气，人没有氧气的确会死。。但还有一点不同。。在地球上有大气压力。。我们生活在地球上，人的身体里也有大气压。。如果人暴露在宇宙空间中的话，会因为宇宙空间没有大气压，而我们身体有。。就会出现身体里的大气压会疯狂涌出来的现象。。我们的血管会爆裂。。。相关解答八：宇宙是怎样形成的？它又为什么存在？宇宙里为什么没有氧气而真空？ 你要明白 氧气只是种物质 并不是哪里都有的。地球上可以留住氧气是因为地球有大气层 有引力吸引。相关解答九：宇宙是真空的 为什么太阳还可以燃烧 楼主可能对于太阳发光的原理有所不知吧。我们日常生活中的燃烧的本质是物质中电子的重新分布，其中可能会放出一些能量，但是这个能量一般不会超过10个电子伏特。曾经有人计算过，如果太阳全部是由最最优质的煤组成的，以太阳的辐射功率，最多也就维持5000年。显然太阳发光发热绝不是因为化学能。恒星的发光发热是因为热核聚变，对于太阳这样的主序星，就是四个氢原子核聚变成一个氦原子核并且放出巨大能量的变化。这个变化放出的能量是用亿电子伏特来计算的，是化学能的上百万倍。所以太阳放出能量不需要氧气。相关解答十：人暴露在宇宙真空中为什么会爆。。。 都没说对。。。。。。你知道一个大气压在一平方米的面积上产生的力是多大的？？在一平方米面积上 F=ps= 10^5帕*1m^2 = 10^5N =10^4kg=10吨！！！！！假设人体表面极为 2平方米，那么作用在人体表面极的总重量为20吨重（大气压），我们平时就是生活在这样一个环境里，它等于两平方米面积内垂直往上的所有大气的总的重量（2两方米以内的大气）楼上说过 肺和内脏 ，但是在真空中，绝大多数的肺和内脏都是和外界连通的，那就跟憋了一口气一样，会一下子从口鼻还有排泄器官-_-中冲出这部分气体，这时候人体还不会爆。但是细胞内外的压强一下子变了。。。而且血管。。姑且不算血压，因为血压只占大气压的一个零头，但是一道真空环境，外界为0压强的时候，人体的血管就会爆露在这么一个每平方米10吨重量的环境中，血压引起的只能算非常小的一部分，但是血管还是会破裂。其余的身体细胞也会破裂，还有眼球。。。。眼球内部大气压也是每平方米10吨的。。。然后想像一下扔一个人到真空中。。。。。。。。百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆
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