物理上有沒有存在絕對空的空間？

1樓：逼近極限

證明：因為空間是由位置座標來刻畫的，加上乙個時間軸便構成了四維時空，易知空間這個集合包含於時空內。對於時空的一點，稱為世界點(時空座標為(t，x，y，z))，每一粒子對應於時空中的一條線，稱為世界線。

了解下面兩個引理是有用的。

引理1：若空間當中存在乙個自由粒子，則空間內的每一點必總能有物質出現。

證明：我們知道，自由粒子的波函式為

其中，E, p為粒子在改狀態的能量和動量。由此可見，乙個自由運動的粒子的波函式瀰漫在整個空間內，因為波函式代表著粒子出現的概率幅。所以對於空間任意一點，粒子都可能出現在該點，而且只要在該處一直觀察下去，必能在此處找到粒子，因為不然的話，就意味著粒子出現在此處機率為0。

引理得證。

引理2:若空間存在乙個電荷，則空間的每一點都將有物質存在。

證明：我們知道，電荷q在空間有電場E＝q/r，而對於電場有能量密度(E+H)/(8π)，這就意味著空間每一點都有能量存在，而能量屬於物質，這就證明了引理。以上公式不需要知道，只需知道有場的地方就有能量存在。

最後我們來證明不存在乙個絕對的「真空空間"，這是因為如果這樣的空間存在，就意味著在這個空間永遠不能夠找到任何粒子，也不能發現任何能量，這意味著該空間對應的時空不存在任何物質的世界線。那麼由引理1和引理2，對於空間而言，沒有粒子也沒有電荷存在，這與電荷和粒子的存在相違背，所以命題得證。

最後，我們純粹的來思考這個問題，即如果有這樣的絕對空的空間存在，那麼在這個空間內，一切的方向將是等價的，那麼描述這和空間的座標系將不顯含任何的座標，而空間可由座標來描述，這意味著空間也不能存在於這個空間當中，這個存在的前提否定了自己的存在，這就意味著這個前提本身是不成立的。