卡西米尔效应与提取零点能

最近的实验结果证明,真空中确实存在零点能,问题在于人类能否用科学的方法提取零点能。真的可以从真空中提取能量吗？大自然真的如此慷慨还是一毛不拔呢？目前,尽管大多数物理学家认为不能从真空中提取能量,但在美国得克萨斯州奥斯汀高级研究所的成员们却坚信宇宙中有“免费的午餐”,他们的目标就是要向真空索取能量。奥斯汀高级研究所所长ＨａｒｏｌｄＥ．Ｐｕｔｈｏｆｆ甚至指出：“对于这个领域中的狂热分子（比如我们自己）,我们认为２１世纪可能是零点能的世纪。”［１,２］关于零点能的设想来自量子力学的一个著名概念。具体地…     

21世纪是零点能世纪

普朗克在1912年提出了零点能的概念,1916年,W.Nernst认为,我们的宇宙是充满零点能的宇宙.在物理学中,零点能是指一个量子物理系统具有的最低可能的能量.当一个真空域的边界发生变化时所引起的零点能的改变.会导致可观察到的卡西米尔效应.二十一年前,"冷核聚变"研究者观察到许多异常现象,它们不能用已有的核物理理论加以解释.尽管这些现象在理论和应用方面都有着重要前景,但仍然受到主流科技界的排斥.经过"冷核聚变"研究者的长期的不懈努力,越来越多的人认识到"冷核聚变"研究的重大意义,有些政府组织意识到这可能是具有诺贝尔奖水平的能源技术,开始积极行动,投入研究经费.基于比费尔德-布朗(Biefeld-Brown)效应的飘升机(Lifter)是一种只用电能的、没有可动部件的、静音飞行的飞行器.实验证明,它也可以在绝缘油中和真空中运动.它的出现为推进原理的突破提供了新思路.随着时真空零点能、挠场、卡西米尔效应的深入研究,人们开始认识到"冷核聚变"和飘升机现象是零点能的一种表现,对真空零点能进行深入的理论和实验研究将带来能源和推进技术的革命性突破.科技界有人提出,二十一世纪是零点能世纪.     

Hawking-Unruh效应起源于真空零点能的移动

本首先得到了热坐标变换与坐标尺度变换等价的结论，从而推出Hawking-Unruh效应是坐标尺度变换的补偿效应。利用时间和能量存在的测不准关系，进一步计算表明：Hawking-Unruh效应起源于真空零点能的移动。     

电磁场与物质耦合系统真空态和Casimir效应物理解释

采用一种简洁的方法讨论电磁场与物质耦合系统的能量本征态，在新的理论基础上给出关于Casimir效应物理根源的新的定性解释，采用类压缩态的假设找到了该耦合系统新的真空态，其能量比以往工作中量子力学二阶微扰方法给出的能量更低，该方法不仅适用于不同子体系间有弱相互作用的系数，给出系统能量更低的真空态，而且还能处理子体系间有较强相互作用的系统并给出其基态及能量的精确解析解，得出了对Casimir效应的物理解释，Casimir效应不是单纯来源于电磁场或物质的零点能的量子涨落，而是来源于电磁场与物质耦合系统真空态量子涨落，电磁场和物质对系统的真空态能量以及Casimir效应都有贡献。     

Casimir效应与量子真空

荷兰物理学家Hendrik Casimir于1948年提出存在一种Casimir力——当计算两个互相平行的不带电导体板之间的能量时,电磁真空边界环境造成两板互相吸引。在经典物理中对两板的作用力不会发生,因此这纯粹是一种量子效应。Casimir效应为"量子真空是一种物理实在"提供了直接的显示和证明。按照量子力学(QM)中的零点能(ZPE)理论,两平行金属板中场的每个模式对每块板都产生一定的压强;这种已由实验证明其存在的力使两板靠近。基本原因在于:虽然零点能(ZPE)不能直接计算和测量,但置入两板前后的能量差值却可由计算和测量而确定,即得到Casimir能Ec。Casimir效应使真空能(或者说真空电磁场)的存在成为可观察的效应。在这里"真空"一词是指物理真空,而非工程技术的真空。可以认为真空中放置双板后改变了真空的结构,故有两种真空:板外的常态真空或自由真空,板间的负能真空,后者的折射率小于1(n1)。对于与板垂直的电磁波传播而言,真空中的光速并不相同,变化量(△c/c)约为1.6×10~(-60)d~(-4),故当d=10~(-9)m时△c=10~(-24)c。因此量子电动力学双环效应,会使电磁波的相速和群速大于真空中光速c。虽然超光速的量很小,但却提升了对原理的兴趣。从1948年至今,70年后Casimir力仍然令人惊奇。Casimir效应的普遍性使其获得了广泛应用,本文从理论和实验方面的论述提供了对现象的深刻理解。     

论零点振动能与Casimir力

在真空中放置一对平行的金属板（间距很小）,两板会由于一个微弱（可测出）的力而有相互靠近的趋势。这种Casimir效应可用量子理论中的零点能（ZPE）解释。科学家们都认为Casimir力存在,但对其产生的原因却有不同看法。空虚空间是否具有能量,其答案或许将决定宇宙的命运。在自然界和人类实验室中,有许多异常现象可用Casimir效应及挠场理论作出说明。     

关于真空能物理实质的讨论

真空能的物理本质就是信息态能量，这是在宇宙中普遍存在的衣源能量真空能的提取有两种基本方式：一是利用暗能量粒子的高速旋转，直接把虚空间的真空能抽取过采变为物质能流；一是对电磁物质所舍的单奇子进行电磁压缩，使实态单奇子的时间缩短、虚态时间延长而释放真空能。     

弦圈系统的Casimir能量

Casimir能量是量子场的一类零点能，是由于边界的出现、时空的弯曲以及某些背景场的存在而引起的．在此，计算了各种不同闭弦体系的Casimir能量，比较了不同弦圈体系的Casimir能量，并讨论了一些有关的问题。     

永动机获得了专利?

近几十年来,空想发明家们始终没有放弃对各式各样“永动机”的研究,例如所谓的自由能量设备和超统一发电机。按照推测,这些装置输出的动力大于输入的能量,它们通常都要利用某种迄今为止科学界尚未发现的能量形式,静止电磁发电机就是一个很好的例子。这种电动机一出现就犯了对磁体概念的理解错误,然而发明家却发表了一篇物理学中所谓“高级对称电动力学”的论文,从原理上论证他们的电动机可以从真空中获得源源不断的能量。 无限获取能量听起来比永动机更容易让人迷惑。许多超统一理论的鼓吹者是彻头彻尾的艺术骗子,他们在公众面前亮相是为了骗取投资或卖弄,并且常常和头脑简单的主持人一起出现在电视新闻节目上大肆吹捧他们的谬论。     

负能量研究：内容、方法和意义

本文首先指出物理参数的正和负是自然界对称性机制之一,其次回顾了自由电子理论中的负能态;然后讨论了自然界存在负质量和负能量的可能性。1928年P．Dirac最先提出了负能概念,它已广泛应用于物理学的各个领域。本文仅讨论近年来的实验和理论进展。在现代物理学中通常认为真空应依照实际存在量子场的零点能而理解,例如把Casimir能（Ec）看作量子化的电磁场的真空能在提供边界时所造成的——当把双平行板介入到真空中,板间内能减小,能量的变化使Ec〈0,即得到负能量。负能量是量子物理学的重要概念之一,其时真空被看成折射率小于1（n〈1）的媒质。在Hawking理论中,实、虚粒子都可携带负能,不过这观点尚有待实验证明。另一方面,在人类实验室中制造负能量也是可能的,办法如利用Casimir效应,利用负群速,或利用超材料。最后,本文指出众多超光速效应与负能量相关,这对超光速研究提供了更深刻的理解。     

零点能与修正的Friedmann方程

将引力理论视为宏观衍生理论,根据固体物理中的Debye模型,引入零点能修正能量均分定理。进而利用Verlinde熵力的方法去得到修正的Friedmann方程,并将修正项解释为与时间相关的真空能量密度。     

真空涨落与Casimir力

荷兰物理学家H.Casimir于1948年预期有这样一种力：按照量子力学中的零点能（ZPE）理论,当有两块不带电荷的互相平行的金属板,场的每个模式对每块板都产生一定的压强,这种已由实验证明其存在的力使两板靠近。在62年后的今天,Casimir力仍使人惊讶。由于Casimir效应的普遍性,物理学中多处用到这一概念。本文描述的理论与实验使对现象的认识得到深化。Casimir效应使真空能（或者说真空电磁场）的存在成为可观察的效应。在这里＂真空＂一词是指物理真空,而非工程技术的真空。但为了以更高精度测量金属表面之间的Casimir力,我们建议实验环境应按工程真空的要求安排,例如采用超高真空（UHV）。     

场(道场)研究的哲学意义

欧文·拉兹洛在<微漪之塘--宇宙进化的新图景>一书中提出第五种场“-场“--宇宙量子真空零点能全息场.这很可能预示着21世纪将发生的新的物理学革命,进而改变人类对宇宙本原的认识,并促使我们在哲学上重建本体论.继古希腊哲学家德谟克利特的原子论获得实证之后,中国古代哲学家老子的道论也将获得实证.     

二维光子晶体波导输出端的能量分布

利用惠更斯原理计算了光通过光子晶体波导入射到真空中的能量分布情况.采用的具体模型是二维正方格子旋转正方空气散射子光子晶体波导(PCW),发现传导模在PCW与真空的分界线上能量分布越发散,在真空中能量传播的越远.而加大线缺陷的宽度可以使能量衰减较为缓慢,所以也可以加大能量传播范围.     

五维Kaluza—Klein真空场方程的某些性质

本文讨论了五维Ｋａｌｕｚａ－Ｋｌｅｉｎ真空场方程的某些性质。当五维Ｋａｌｕｚａ－Ｋｌｅｉｎ真空场方程约化到四维时,约化出的电磁场方程可由一个等效的介电“常数”和等效的磁导率写为较简洁的形式。等铲的介电“常数和”等效的磁导率都信号３于Ｋａｌｕｚａ－Ｋｌｅｉｎ标量场,其结果是磁场的能量－动量张量也依赖于Ｋａｌｕｚａ－Ｋｌｅｉｎ标量场,这将引起能量在电磁场和Ｋａｌｕｚａ－Ｋｌｅｉｎ标量场之间的转移。     

虚光子初探

不可直接观测的光子被称为虚光子。在量子电动力学(QED)中,真空态是以能量21ω和动量21→k为标志的,并指出真空能会在一个吸引力(Casimir力)作用下使两个互相平行的导体板有靠近的趋势。在一般情况下,要了解虚光子必须先全面了解光子,但后者仍有许多问题有待解决,光的波粒二象性理论也有待研究和完善。零点能(ZPE)概念是经典物理与量子物理的重要区别之一,并不能否定;但在近年来的研究中,物理学家用光子作为振荡源的随机分布,或用标量场及场的Green函数径迹,可顺利完成对Casimir力的推导。虽然多年来人们援引Ca-simir效应作为量子场的ZPE是实际存在的迹象,但令人惊奇的是不用零点起伏(甚至不用真空)也能导出Casimir的结果,亦即ZPE不在计算中出现。换言之,对Casimir效应描述而言ZPE是启发性的辅助计算手段,但并非必要条件。这就留下了深层的疑问——ZPE为何缺乏真实存在的实验证据?消失态在电磁环境中是常见的,基本特点是场强随距离增大而指数地减小,并在传播方向上无相移。可以认为消失态具有虚的波矢量。已有若干研究工作显示,由QED表述的虚光子特性在一些消失模实验中被观察到。因而从物理意义上提出了...     

宇宙始末

在大爆炸发生10-32秒后,宇宙诞生了.可以说,正是这次大爆炸产生了空间和时间,也造就了宇宙中的所有物质和能量.究竟是什么原因引发了这次十分突然的大爆炸,至今是一个谜.天文学家相信,这场大爆炸与一种被称为“膨胀”的过程有关,在此过程中,存在于太空真空中的一种特殊的能量突然间发生了运动.直到这种能量转变成我们更熟悉的物质和能量形成之后,这一膨胀过程才宣告结束.     

ψ场(道场)研究的哲学意义

欧文·拉兹洛在《微漪之塘———宇宙进化的新图景》一书中提出第五种场"Ψ-场"———宇宙量子真空零点能全息场。这很可能预示着21世纪将发生的新的物理学革命,进而改变人类对宇宙本原的认识,并促使我们在哲学上重建本体论。继古希腊哲学家德谟克利特的原子论获得实证之后,中国古代哲学家老子的道论也将获得实证。     

辐射电磁场的几个问题

辐射电磁场在电动力学中具有重要理论意义和实际意义。电磁场一般以电磁波的形式存在。在真空中波速恰为光速,这表明光辐射就是电磁辐射。电磁波已广泛地作为信息载体,人们还在设法使电磁波作为能量载体     

光在真空中传播时能量会损耗吗？如果会，那么这些能量去哪儿了？

所谓真空，原本指没有任何实物粒子存在的空间。实际上，这种状态是不存在的。因为根据量子力学，真空也是一种能量状态，其中充满了量子涨落，时刻有虚粒子和虚反粒子对生成和湮灭，但其总能量保持不变。理论上讲，光在真空中传播时能量是不会损失的，因为要使光子能量发生变化，就必须要有其他物质和光子发生相互作用。