真空零點(diǎn)能及其應(yīng)用

1、真空零點(diǎn)能及其應(yīng)用,0610206 何一卓,真空零點(diǎn)能的來由,現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為真空并不意味著一無所有，真空是由正電子和負(fù)電子旋轉(zhuǎn)波包組成的系統(tǒng)。量子真空是一個非?；钴S的空間，它充滿時隱時現(xiàn)的粒子和在零點(diǎn)線值上漲落的能量場。零點(diǎn)能的設(shè)想來自量子力學(xué)中的海森堡測不準(zhǔn)原理，即不能同時測得任意粒子的動量和位置。因此，當(dāng)溫度降低到0K時，粒子仍會振動。綜上，在絕對零度的真空中，即傳統(tǒng)認(rèn)為毫無能量的世界里，也是存在這能量的，這被叫做真空零點(diǎn)能

2、。,零點(diǎn)能的效應(yīng),一些人認(rèn)為, 零點(diǎn)能來自所有各種類型的力場,包括電磁場、引力場和核力場, 并通過幾種方式表現(xiàn)出來。一種方式是蘭姆位移, 即受激原子發(fā)出的光的頻率的輕微改變; 另一種形式是電子和光學(xué)儀器中可紀(jì)錄到的一類特殊的不可避免的電平噪聲。最為明顯的是卡西米爾效應(yīng)。,卡西米爾效應(yīng),1948年卡西米爾在波爾的指點(diǎn)下, 根據(jù)腔量子電動力學(xué)的理論成功利用零點(diǎn)能引出了卡西米爾力?？ㄎ髅谞栃?yīng)的物理本質(zhì)就是由于各種導(dǎo)體表面的存在而引起自由

3、空間內(nèi)零點(diǎn)震蕩的變化, 進(jìn)而導(dǎo)致該空間內(nèi)零點(diǎn)能的變化 ?？ㄎ髅谞栒J(rèn)為, ，真空中充滿著各種波長的粒子。如在真空中采用兩塊靠得很近的金屬板，排除掉較長波長的光子，金屬板外較多的波(較多光子)就會使兩板有靠近的趨勢。而一旦它們靠得更近，兩者之間產(chǎn)生的吸力就會更強(qiáng)。當(dāng)然，卡西米爾力是很微弱的，它不會比一顆塵埃落到極板上產(chǎn)生的壓強(qiáng)更大，但是，仍然有可能進(jìn)行檢測。,1998年，美國Los Alamos國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Steven Lamore

4、aux最先實(shí)現(xiàn)了對卡西米爾作用力的測量。他的裝置比卡西米爾本人于1948年提出的設(shè)想復(fù)雜，由2根鍍金石英棒和1個鍍金球組成。安裝時它們十分靠近，所獲得的卡西米爾力使吊在金屬絲上的一根石英棒扭轉(zhuǎn)。Steven Lamoreaux測量了使石英棒恢復(fù)原狀的力，結(jié)果與卡西米爾理論相符，事實(shí)上只有5％ 誤差。,關(guān)于零點(diǎn)能不同的觀點(diǎn),關(guān)于零點(diǎn)能的爭論有不同的觀點(diǎn), 這些爭論形成了關(guān)于零點(diǎn)能的許多不同的學(xué)派。Mo ra y B. King總結(jié)出了如下

5、幾種:1. 量子物理是錯的。量子事件可以通過自場作經(jīng)典的解釋, 零點(diǎn)能不存在。2. 相對論是錯的。有一個類似于物質(zhì)的以太存在。3. 量子物理是對的, 但零點(diǎn)能只是理論上的產(chǎn)物, 并不真正存在。4. 零點(diǎn)能在物理上存在, 但太微弱, 不能作為真正的能源。5. 零點(diǎn)能在物理上表現(xiàn)為能量很高的漲落, 但無法提取, 因?yàn)樗鼈兪请S機(jī)地處處存在的。6. 零點(diǎn)能是開放非線性系統(tǒng)的混沌的表現(xiàn)。在一定條件下可以表現(xiàn)出自組織行為, 因而可以作為

6、能源。7. 零點(diǎn)能是來源于四維空間的電磁流的三維表現(xiàn)。它可以扭曲我們的三維空間, 從而改變時空度規(guī)。可以提取出來作為能源, 但這一過程改變了局部的引力、慣性和時間的進(jìn)程。,提取真空零點(diǎn)能,大部分物理學(xué)家認(rèn)為不能提取零點(diǎn)能, 因?yàn)榱泓c(diǎn)能是一種隨機(jī)的電磁振蕩。根據(jù)熱力學(xué)第二定律, 是不能從隨機(jī)的電磁振蕩中提出能量的。而Mo ra y B. King 堅(jiān)持認(rèn)為零點(diǎn)能是可以提取的, 并在這方面做了大量的工作。King 認(rèn)為, 在一定的條件

7、下, 由于撓場相干等原因, 可以使隨機(jī)的背景電磁場產(chǎn)生自組織, 從而提出零點(diǎn)能。并試圖利用這一理論解釋球形閃電、冷核聚變等現(xiàn)象。,一旦真空零點(diǎn)能可以被順利提取和轉(zhuǎn)化，能源危機(jī)將不再是問題。下面是一些初步的應(yīng)用。,一種利用零點(diǎn)能的微型推進(jìn)器設(shè)計(jì),理論依據(jù)：兩平行導(dǎo)電金屬板之間Casimir力理想狀態(tài)下，相距d的兩平行導(dǎo)電金屬板之間的零點(diǎn)能為： 單位面積上的卡西米爾力為： 對于兩平行平面，如果兩板之間的距離從小間 距口變化到大間距b

8、時，那么卡西米爾力所做的功：,設(shè)計(jì)模型 在一塊金板上刻出一系列的矩形腔陣列作為推進(jìn)器的基座，其可以沿光滑平面導(dǎo)軌做水平運(yùn)動，在基座上距離為d。的地方放置圖示缸體，缸體中的平板活塞可以沿缸孔作上下運(yùn)動。,工作過程如下：初始位置如上圖所示，此時矩形腔正對活塞，使得活塞在向上的卡西米爾力的作用下向上做加速運(yùn)動，產(chǎn)生推力，卡西米爾力做正功，卡西米爾力減小為零時，通過微系統(tǒng)控制基座向左或向右水平移動￡。，此時活塞正對的是基座上的平面，活塞和

9、基座之間產(chǎn)生相互吸引的卡西米爾力，活塞向下加速運(yùn)動，卡西米爾力還是做正功，當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)時，微系統(tǒng)控制基座向右或向左移動 。，完成一個行程周期，如此反復(fù)運(yùn)動。,在此過程中，卡西米爾力做的功 上式兩項(xiàng)都為正，即在運(yùn)動中卡西米爾力都是做正功，從而實(shí)現(xiàn)對零點(diǎn)能的有效提取。將這樣的推進(jìn)器集成系統(tǒng)并聯(lián)到飛行器的動力裝置中可以作為輔助動力源，直接產(chǎn)生機(jī)械能，參與飛行器的動力補(bǔ)償甚至作為微型飛行器的動力源，也可以將微型推進(jìn)器的活塞桿和壓電材料