zpm 就是提取(零點能)把提取的零點能壓縮 只是把零點能抽出來放進(ZPM)里 類似於電池(片子裡有說道(ZPM)用的是( 零點能)
從物理上講,零點能是一個量子力學物理系統處於基態時所能持有的最小能量。這個概念最早是由愛因斯坦和斯特恩(Otto Stern)在1913年提出的,當時叫做“殘餘能量”或者“Nullpunktsenergie”。所有的量子力學系統都有零點能。這個名詞一般是在提到量子諧振(harmonic oscillator)和它的零震盪(null oscillations)的基態的時候出現。在量子場論中,零點能是真空能的同義詞。所謂真空能,就是空間本身具有的基礎能量。從宇宙學來講,真空能被看作是宇宙常數的來源。在實驗中,空間零點能直接導致了卡西米效應(Casimir effect),可以被納米級設備( nanoscale devices)觀測到。
因為零點能是系統中所能包含的最小能量,這個能量是不能被從系統中取出的。
不管定義如何,零點能的概念暗示了從空間中取得“免費能量”的想法,吸引了很多“草根發明家”的注意。他們計畫開發一些利用這個概念的永動機和其他的偽科學設備,這些設備通常冠以“免費能源”之類的名號。這些活動和零點能那令人神往的理論解釋導致了零點能在流行文化中呈現出其獨特的生命靜觀,被套用於科幻小說、遊戲和電影。
最近的實驗結果證明,真空中確實存在零點能,問題在於人類能否用科學的方法提取零點能。真的可以從真空中提取能量嗎?大自然真的如此慷慨還是一毛不拔呢?目前,儘管大多數物理學家認為不能從真空中提取能量,但在美國德克薩斯州奧斯汀高級研究所的成員們卻堅信宇宙中有“免費的午餐”,他們的目標就是要向真空索取能量。奧斯汀高級研究所所長Harold E.Puthoff甚至指出:“對於這個領域中的狂熱分子(比如我們自己),我們認為21世紀可能是零點能的世紀。”
關於零點能的構想來自量子力學的一個著名概念。具體地說,零點能來自海森堡測不準原理。該原理指出:不可能同時以較高的精確度得知一個粒子的位置和動量。因此,當溫度降到絕對零度時粒子必定仍然在振動,否則,如果粒子完全停下來,那么它的動量和位置就可以同時精確地測知,而這是違反測不準原理的。這種粒子在絕對零度時的振動(零點振動)所具有的能量就是零點能。
零點能的效應
有人認為,零點能來自所有各種類型的力場,包括電磁場、引力場和核力場,並通過幾種方式表現出來。一種方式是蘭姆位移,即受激原子發出的光的頻率的輕微改變;另一種形式是電子和光學儀器中可紀錄到的一類特殊的不可避免的電平噪聲。
然而,最明顯的要數卡西米爾(Casimir)效應。1948年,荷蘭物理學家H.B.G.Casimir計算出,兩塊靠得足夠近的金屬板將會非常輕微地相互吸引。其理由在於,這塊金屬板中較小的距離只容許真空能量中較小的高頻電磁成分(“模式”)存在於其間,而其它那些較大的成分則被金屬板擋在外面。作用在兩側的力之差使金屬板互相靠攏。
Lamoreaux在華盛頓大學時,在他的學生Dev-Sen的協助下對卡西米爾效應進行了精確的測量[3]。該測量結果與卡西米爾對這一特殊的板間距和幾何構形所預測的理論結果相差不超過5%。Lamoreaux在他的實驗中,採用鍍金石英表面作為他的金屬板。一塊板固定在一個靈敏的扭擺的端部。如果該板向著另外一塊板移動,則擺就會發生扭轉。一台雷射器可以以0.01微米的精度測量扭擺的扭轉。向一組壓電元件施加的一股電流使一塊卡西米爾板移動;而一個電子反饋系統則抵消這一移動,使扭擺保持靜止。零點能效應就表現為保持擺的位置所需的電流量的變化。美國加州大學的U.Mohideen等人在0.1至0.9μm的範圍內,用原子顯微鏡對球對板結構的卡西米爾力進行精確測量,實驗與理論偏差達到1%[4]。還有不少理論上的結果,計算出了各種條件下的卡西米爾效應。
關於零點能不同的觀點
關於零點能的爭論有不同的觀點,這些爭論形成了關於零點能的許多不同的學派。Moray B.King總結出了如下幾種[5]:
1.量子物理是錯的。量子事件可以通過自場(self-fields)作經典的解釋,零點能不存在。
2.相對論是錯的。有一個類似於物質的以太存在。
3.量子物理是對的,但零點能只是理論上的產物,並不真正存在。
4.零點能在物理上存在,但太微弱,不能作為真正的能源。
5.零點能在物理上表現為能量很高的漲落,但無法提取,因為它們是隨機地處處存在的。
6.零點能是開放非線性系統的混沌的表現。在一定條件下可以表現出自組織行為,因而可以作為能源。
7.零點能是來源於四維空間的電磁流的三維表現。它可以扭曲我們的三維空間,從而改變時空度規。可以提取出來作為能源,但這一過程改變了局部的引力、慣性和時間的進程。
西方的學派傾向於3、4和5。第1和2兩種學派試圖在經典的層次上解釋所有物理現象。前蘇聯學派的大部分相信6和7,他們在這方面已經做了大量研究,包括對撓場(torsionfield)的理論和實驗的探索。許多在西方學者看來是神秘的和猜測性的關於零點能的想法,俄羅斯科學家卻已做了長期嚴肅的理論上和實驗上的研究。
關於零點能的最有力的描述是Wheeler的幾何動力學(geometrodynamics)[5,6]。Wheeler認為零點能是來源於高維時空的電磁流穿過我們所在的宇宙所產生的微小振動。Wheeler通過把從量子力學中得到的關於零點能的能譜密度的表達式插入到廣義相對論的能量張量中,計算出了單個真空振動的能量密度(與之等價的質量)的量級是1095g/cm3。他認為高頻模態的零點能有如此高的能量密度,以至時空扭曲成微小的稱之為“蟲洞”(wormholes)的超空間的長絲。這個蟲洞可以提供連線不同的三維空間或是不同的平行宇宙之間的通道。這些蟲洞的洞口的量級為普朗克長度(10-33cm),比電子的直徑還小20個數量級。在三維空間中表現為原初帶電粒子或是“微洞”(mini hole),其極化方向由電磁流的方向確定。這些電磁流從四維空間近似垂直地通過我們的三維空間,在三維空間中的小部分的分量就表現為零點振動。
現代物理理論已經有了像量子力學和廣義相對論這樣的理論,可以描述從微觀粒子運動到巨觀的宇宙演變的大量物理現象。然而,從經典的物理理論我們知道,一個旋轉的電子要輻射能量就要掉進原子核裡面,但事實卻不是。為什麼電子不因輻射能量而進入原子核呢?量子力學的解釋是“在量子論中,它不輻射能量”。
有很多人也許想知道為什麼電子不輻射能量?為什麼愛因斯坦方程是這個樣子的?到處存在著的零點能是從哪裡來的?或是更大的問題,宇宙是怎么開始的?
對於這些問題,Puthoff在他的文章“Quantum fluctuations of empty space:A new Rosetta Stone in Physics?”[2]中介紹了一些從零點能概念出發的理論解釋。
Puthoff在[7]中證明了電子可以按經典的理論那樣連續輻射能量,但同時從零點能中吸收部分能量作為補償,在電子的最低能級的軌道上,這兩者正好達到平衡。而關於引力的理論,俄羅斯物理學家Andrei Sakharov認為引力是真空零點能分布的改變所誘導的一種效應,而這種改變是由於物質的存在引起的[8]。後來Puthoff得到了通過零點振動表示引力常數的一個公式[9]。
這種處處存在著的電磁場零點能的來源問題,歷史上有兩個學派:一種認為來源於宇宙的邊界條件:隨機的電磁輻射;另一種認為是由構成物質的帶電粒子的量子振盪所形成的。其中前一種理論已經發展成為隨機電動力學(Stochastic Eletrodyna-mics)[10]。隨機電動力學經過許多物理學家的努力,可以解釋包括黑體輻射和光電效應在內的一大類物理現象,但同時也遇到一些困難。
現在看,最基本的問題是,宇宙的來源是什麼?紐約城市大學的Edward P.Tryon教授認為大爆炸來源於真空的零點漲落[11]。他在他的模型中預言了宇宙是均勻的、齊次的、封閉的,並由等量的物質和反物質組成。
零點能的提取
零點能可以提取嗎?大部分物理學家認為不能提取零點能,因為零點能是一種隨機的電磁振盪。根據熱力學第二定律,是不能從隨機的電磁振盪中提出能量的。而Moray B.King堅持認為零點能是可以提取的,並在這方面做了大量的工作[5]。King的根據主要是普里高津的自組織理論。根據普里高津的理論,在一定的條件下,可以產生自組織效應,從混沌走向有序。King認為,在一定的條件下,由於撓場相干等原因,可以使隨機的背景電磁場產生自組織,從而提出零點能。並試圖利用這一理論解釋球形閃電、冷核聚變等現象。
江興流等人在作電解實驗時,觀察到陰極金屬微尖端處出現的與溝道效應有關的緩發的放射性[12]。這一發現受到國際學術界的高度重視。筆者認為這種固體中出現的低能核反應可以用動態卡西米爾效應[13]和類星體模型[14]來解釋。
無論如何,如果零點能是可以利用的,那么能源危機將不再是嚴峻的問題。儘管現在的爭議還很大,但國外已經在零點能的研究上走了很長的路。本文列舉了其中很少的一部分研究結果,希望以此引起我國物理科學工作者對這一領域研究的關注,使得我們在下一世紀將要來臨的高科技競爭時代不至於處於被動的局面。
美劇《星際之門:亞特蘭蒂斯》 中的能量源儲存器就是ZPM