转 量子真空零点能与全息宇宙.doc
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1、转 量子真空零点能与全息宇宙量子真空零点能与全息宇宙(引文)量子理论预示,真空中蕴藏着巨大的本底能量,它在绝对零度条件下仍然存在,称为零点能(Zero point energy)。对卡西米尔(Casimir)力(一种由于真空零点电磁涨落产生的作用力)的精确测量,证实了这一物理现象。许多科学家和发明家为提取零点能进行了长期的理论和实验研究。对于真空零点能和挠场(Torsion field,spin field)的深入研究,将引起科学和技术的巨大变革。所有的自然现象都与真空相关,引力和惯性来自真空零点涨落,生物的起源和进化应考虑零点能和自旋场,因为零点场携带着有意义的信息。随着对自然界和实验室现象
2、的深入观察,人们发现涡旋现象存在于自然界的各个层次,从微观的基本粒子自旋、超导体中的涡旋点阵,到宏观的等离子体加速、电化学点腐蚀、龙卷风、银河系、类星体、黑洞等都存在涡旋现象,整个宇宙通过涡旋而联系在一起。粒子和物质产生的涡旋是信息的携带者,它们几乎瞬间地通过挠场相互作用着。因而有人把涡旋称为宇宙的引擎,它是连接不可见能量和可见物质的桥梁。而且许多异常物理现象都与涡旋相关。人们也发现,大量的异常放能和核反应现象不能用现有的四种相互作用加以解释,需要引入一种新的场,叫做挠场或自旋场。挠场效应属于新的基本相互作用,它有许多独特的性质,如:高穿透性、记忆和滞后效应、超光速传递和全息特性等,它是物理真
3、空极化的一种表现,具有涡旋拓扑性质。1973年郭汉英等人开始研究引力的规范理论,这是把杨政宁-Mills的规范场方法用于弯曲时空的动力学挠场理论。1974年杨桭宁以积分形式研究了类似的课题,这种积分形式的理论比微分形式的理论包含更多的内容。上世纪80年代,前苏联出于特殊的考虑,由政府组织进行挠场的实验和理论研究,已经进行了20余年。虽然仍有很大争议,但许多科学家在不懈的努力中取得了不少重要成果,揭示和阐明了许多用现有理论难以解释的物理和生物领域的现象。挠场研究已经深入到了记忆、思维、意识等领域,并扩展到宇宙的起源、演化过程的研究中。借助于物理研究成果,哲学家提出了广义进化理论,认为宇宙是一个自
4、我进化的、全息的、隐含暗能量的体系。诺贝尔奖获得者李政道教授在他的粒子物理和场论引论(Particle Physics and Introduction to Field theory)一书中,第一次提出了真空工程(Engineering the vacuum)的概念,他写道:用实验的方法改变真空的性质,可以称作真空工程,如果能真正改变真空,那么我们将发现许多新的,预料不到的现象。真空作为现代物理的核心结构,研究真空是全面理解各种自然力的一把钥匙。现代科学认为真空并不意味着一无所有,真空是由正电子和负电子旋转波包组成的系统,有些俄罗斯科学家把这种波包被称为菲顿(Phyton)。菲顿是相互嵌入的
5、,其自旋是反向的,因此整个系统不仅是电中性的,而且自旋和磁矩都获得补偿,并充满着各种各样的动态量子过程,这种过程的动态能量可以作为工业能源、未来星际航行能源以及家庭生活等诸多领域的能源。量子真空是一个非常活跃的空间,它充满时隐时现的粒子和在零点线值上涨落的能量场。而与这种现象伴生的能量,被称为零点能,也就是说,即使在绝对零度,这种真空活性仍然保持着。其实,早在1891年,科学家忒斯拉(Nikola Tesla)在一次演讲中就提到:几个世纪之后,也许我们可以从宇宙中的任意一点提取能量来驱动我们的机械。用今天的科学语言解释,这种能源就是真空零点能,或称空间能、自由能、宇宙能等。传统的观念认为物理真
6、空是一个能量最小的系统,不能从这样一个系统中取出能量。但应该看到的是,物理真空是一个具有强烈波动的动态系统,它可能是一种能源。许多有独特见解的科学家很早就开始注意到利用卡西米尔效应作为替代的能源。休斯公司研究室的R.Forword在1984年就提出了利用带电荷薄膜导体内聚现象从真空中提取电能Phys.Rev.B60,14,740(1984)。近年来,各种科学杂志和新闻媒体纷纷报道关于真空零点能的研究,尤其在精确测量卡西米尔效应之后,人们更加关注如何向真空索取能量来解除人类所面临的环境恶化、能源枯竭、臭氧层减少等严重问题。真空中存在电磁零点能,并可以认为零点能起源于宇宙边界条件,或是由组成物质的
7、带电粒子的量子涨落运动产生的。零点能推动粒子运动,粒子运动产生零点能,形成了自生宇宙反馈模式,宇宙的所有物质对真空都是开放的,零点能的涨落可以看作是具有随机状态的经典电磁辐射模式的集合。宇宙电磁涨落的能谱密度分布为:其中每个正态模式的平均能量为也就是真空中的能量是以分立的互不相干的涨落形式存在。关于卡西米尔效应的最新实验结果证明,真空中确实存在零点能。关于零点能的设想来自量子力学的一个著名概念:海森堡测不准原理。该原理指出:不可能同时以较高的精确度得知一个粒子的位置和动量。因此,当温度降到绝对零度时粒子必定仍然在振动;否则,如果粒子完全停下来,那它的动量和位置就可以同时精确的测知,而这是违反测
8、不准原理的。这种粒子在绝对零度时的振动(零点振动)所具有的能量就是零点能。狄拉克(Dirac)从量子场论对真空态进行了生动的描述,把真空比喻为起伏不定的能量之海。J.Wheeler估算出真空的能量密度可高达1095 g/cm3。有人认为零点能来自所有各种类型的力场,包括电磁场、引力场和核力场,并可以通过几种方式表现出来。一种方式是兰姆位移,即受激原子发出的光的频率的轻微改变;另一种形式是电子和光学仪器中可记录到的一类特殊的不可避免的电平噪声。但是影响最大也最为明显的要算卡西米尔效应。1948年,荷兰物理学家卡西米尔在理论上计算出两块靠得足够近的金属板之间将会有轻微的相互吸引。原因在于金属板之间
9、的微小距离只允许真空能量中高频电磁成分存在,其它那些较大成分则被金属板挡在外面,因而内外存在着压力差,正是这样的力使得金属板相互靠拢。这也被称为静态卡西米尔效应。尔后,许多物理学家对其进行了实验上的验证。华盛顿大学Lamoreaux在他的学生Dev Sen协助下,对卡西米尔效应进行了精确的测量。该测量结果与卡西米尔对这一特殊板间距及几何构形所预测的力相差不超过5%。Lamoreaux在他的实验中,采用镀金石英表面作为他的金属板。另外一块板固定在一个灵敏扭摆的端部。如果该板向着另外一块板移动,则摆就会发生扭转。一台激光器可以以0.01微米的精度测量扭摆的扭转。向一组压电组件施加的一股电流使卡西米
10、尔板移动;而另一电子反馈系统则抵消这一移动,使扭摆保持静止。零点能效应就表现为保持摆的位置所需的电流量的变化。Mohideen等人在加州理工学院作的实验中,在0.1到0.9µ;m的范围内,用原子力显微镜对卡西米尔力进行的测量结果,与理论值相差不到1%。Science杂志曾载文The Subtle Pull of Emptiness(Vol.275,10 Jan.1997)称:这是一个让所有教科书都要改写的实验。上世纪初,Cartan首先明确提出在自然界中存在一种由自旋角动量密度而产生的场。与此同时,俄罗斯科学家Myshkin也独立地发现由torsion(挠率)导致的长程相互作用场。到
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