真空不空

真空，在量子场论中定义为能量的基态，即\[
P_\mu |\Omega\rangle = 0

\] 从对称性上看，它是庞加莱群的一个平凡表示。但由于 \[
[\varphi_r(x), P_\mu] = i\partial_\mu \varphi_r(x) \ne 0\]，真空一般不是量子场的本征，换句话说，真空存在量子场但不存在粒子 —— 因为粒子必然具有非零的能量和动量。这种吊诡的性质可类比为量子谐振子的“零点振动”，这是一种存粹的量子力学效应，根源于叠加原理。具体来说，粒子作为能量本征态与量子场是同一个物理实体（希尔伯特空间）的不同表象。因此，任意一个场构型可以视为无穷多粒子态的叠加。这样以来，真空可以被视为无穷多粒子的叠加，这种图像一般叫做真空涨落。而定义真空的本征方程，$H |\Omega\rangle = 0 $亦可以用费曼图表示出来，

图一：对真空涨落有贡献典型费曼图。

从费曼图上可以看到，真空演化的过程中存在正反粒子的产生与湮灭。