百度作业网量子真空能量提取是什么谁能解释下
来源：学生作业帮 编辑：百度作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/08/12 07:48:41
量子真空能量提取是什么谁能解释下
量子真空能量提取
发明背景
Max：Planck于1912年提出了零点能量的概念.这个想法随后在
1913年由Albet·Einstein和otto Stern进行研究,在1916年,Walther
Nernst提出宇宙充满了零点能量.现代的随机电动力学领域就是基于
这些想法.
同时,原子的结构和稳定性仍然是个谜.原子的卢瑟福模型是基
于对行星(电子)围绕太阳(原子核)的运动的分析.但是这是不可
行的.轨道运行的电子会发出拉莫尔射线,迅速地丧失能量并且因此
在小于一万亿分之一秒的时间尺度内螺旋进入原子核中,从而不可能
呈现出稳定的状态.如今在随机电动力学(sED)理论范围内已知的
是涉及吸收零点能量的一种可能的方案.Bover于l 975年证明最简单
的可能的原子和原子形态,即处于基态的氢原子,可能在经典卢瑟福
氢原子的恰当半径上处于拉莫尔辐射与零点能量吸收之间的平衡状
态.
由于这种解决方案在l 913年时还是未知的,所以Niels Bohr采用
了一种不同的方式,即简单地假定对于原子核中的电子来说仅有离散
能级是可用的.这种推理路线在20世纪20年代引起量子理论的发展.
经典零点能量的概念被遗忘了十年.但是,随着海森堡不确定性原理
的公式的出现,量子范围内的同样的概念在1927年重新出现.根据所
述原理,谐波振荡的最小能量的值为hf／2,其中h为普朗克常量,而
f为频率.因此不可能从振荡系统中去除这个最后的随机能量.
由于在量子理论中电磁场也必须被量子化,因此需要在量子振荡
器的特性与电磁场的波之间作比较.可以得出这样一个结论,即由频
率、传播方向和偏振状态构成的任何可能的电磁场模式的最小能量为
hf／2.通过场的所有可能的模式使这个能量倍增将引起电磁量子真空,
说明书第2／26页
其具有与：Planck,Einstein,Stern和Nernst十年前所研究的经典零
点能量相同的特性一能量密度和光谱.
涉及经典物理学加上附加的经典零点场的研究线路由Trevol·
Marshall和Timothy Boyer于1960年重新开启,并且将其命名为随
机电动力学(sED).SED提出了这样一个问题：ct在经典物理学的基
础上仅附加零点电磁场可以解释哪种量子特性、过程或定律”.两个早
期的成就是黑体光谱的(即不涉及量子物理学的)经典推导和对于发
出拉莫尔射线但是吸收零点辐射的氢原子中的经典轨道电子在经典波
尔半径上具有平衡轨道的发现.由Timothv’Boyer(1975)提出的对
于该问题的最初的解决方案被H．E．Puthoff(1 987)完善.他们的分
析将轨道电子当作谐振子加以处理.
这个结果经过Daniel Cole和Y．Zou的近期工作取得了较大的新
的进展,他们模拟了传统电子在氢核的真实库伦场中的轨道运行,并
且发现由于发射和吸收过程的随机特性,这种真实的电子自身会处于
与原子核相距一定距离的范围内,这与量子力学相符合.平均位置位
于正确的波尔半径上,但是实际的位置分布非常精确地复制了相应的
schrOdjnger方程的电子概率分布,在所述schrOdinger方程中,电子
被认为是由波动函数表示.(在sED表达式中,电子不是因为其为波
动函数而被“抹去”,而是因为作为点状微粒,其受到电磁量子真空漂
移的持续扰动.)
这种理论的明确的结论是由于存在拉莫尔射线与吸收之间的不平
衡,在与电子轨道运行相对应的频率下的电磁量子真空的减小将导致
轨道运行的衰减.
所述电磁量子真空能量谱与频率的立方成比例.如果真空能量在
电子的“正常’’轨道运行频率下被抑制,则将会导致电子向内螺旋进入
更高频率的轨道.这样,它随后将会由于能量谱随频率的立方增加从
而遭遇到与电磁量子真空能量谱的新的平衡位置.
如果如、Boyer,Puthoff,Cole和Zou的分析所显示的那样,所述
sED解释对于氢原子来说是正确的,则它同样必定可以应用于所有其
说明书第3／26页
它原子和它们的多电子结构中.在那种情况下,电子从激发态向低能
量状态的跃迁涉及从一个稳定轨道向另一个稳定轨道的迅速衰减,而
不是瞬时的量子跳跃.电子轨道的稳定性的基础的细节至今仍需要通
过sED理论确定,但是从单电子氢原子情形获得的逻辑归纳是很清晰
的：所有原子中的电子轨道必须通过发射与吸收之间的平衡确定,因
此要经过涉及在适当频率下的电磁零点场的模式抑制的修正.
据称,电子轨道的修正本质上是与原子中电子能级之间的自然跃
迁相同的过程,因此在这样的过程中释放出的能量可以以与普通跃迁
能量相同的方式捕获.
通过将原子移入微结构和从微结构中移出,所述微结构抑制电磁
量子真空的适当模式,可以完成从电磁量子真空中提取能量.这可以
通过微型卡西米尔(Casimir)空腔完成.
所述电磁量子真空作为能量的真实来源由氢原子中s级与p级之
间的兰姆移位、范德华力、阿哈拉诺夫．波姆效应和电子电流中的噪声
表示.
但是,电磁量子真空最重要的效应是卡西米尔力的存在,卡西米
尔力是平行的导电板之间的力,其可被解释为电磁量子真空能量的辐
射压力效应.具有导电壁的空腔中的电磁波由于与壁表面上的横向分
量边界条件有关而被约束为特定的波长.结果,实际上在平行板之间
的卡西米尔空腔中,将会抑制那些波长大于板间距的辐射模式.随后,
外部的电磁量子真空辐射的过压将所述板推在一起.作为一个问题(所
谓的“黏附”)以及一种可能的控制机构,在卡西米尔力方面存在有大
量的文献,并且所述力的真实性也已经从实验室试验发展到微电子机
械结构(MEMS)技术.
模式的排除不是在波长等于板间距d时突然出现的.模式抑制在
波长为d或更大时最强,但是同样当波长落在“阶梯"d／n之间时也会
开始出现模式抑制,并且随着n增加所述效应减小.我们提出使用在
这种方式中出现的对波长小于d时的部分模式抑制以能够应用具有最
大可用实际尺寸的卡西米尔空腔.
说明书第4／26页
研究者表示,当能量从零点能量中被“提取"时没有违背热力学定
律,这是因为能量仍然守恒并且也没有违背所述第二定律.Cole和
Puthoff实施并公布的热力学分析显示没有发生违背定律的情况.实际
上,Forwrad(1984)的思想实验示出了一种简单的但是非实际应用
的能量提取实验.
在对氢原子的随机电动力学(SED)解释中,基态被解释为实际
上相当于速度为c／137的典型的轨道运行电子.由于在经典电磁发射
与从电磁零点场的吸收之间的平衡,所述轨道在波尔半径处是稳定的.
这种观点由Boyer(1975)首次获得,随后由Puthoff(1987)提炼,
并且该观点由Cole和Zou(2003,2004)通过详细的模拟再次被加强,
该模拟论证了在这种解释中所述电子的随机运动再现了薛定谔波函数
的概率密度分布.注意,这种解释与量子力学的解释之间的一个明显
差异是在量子力学中,电子的l s状态被认为具有零角动量,而在sED
解释中,所述电子具有mcr／137=h／27_c的瞬间角动量.但是,Nickisch
的sED模拟显示出,正如在量子情形中由于轨道平面上的零点扰动一
样,时间平均角动量为零.因此,对足够“轨道”的这种“传统电子"的
均值将围绕原子核充满球形对称容积,其中所述原子核具有与薛定谔
波函数相同的径向概率密度和为零的净角动量,这完全符合量子特性.
在sED观点中,波尔半径为0．529A(埃).这意味着负责维持轨
道运行的零点辐射的波长为2六兀0．529六137=455A(0．0455微米).据称,
在卡西米尔空腔中零点辐射在这个波长上以及更短的波长上的抑制将
导致电子衰减到更低的能量状态,所述更低的能量状态由加速电荷的
典型发射与在九
发明背景
Max：Planck于1912年提出了零点能量的概念.这个想法随后在
1913年由Albet·Einstein和otto Stern进行研究,在1916年,Walther
Nernst提出宇宙充满了零点能量.现代的随机电动力学领域就是基于
这些想法.
同时,原子的结构和稳定性仍然是个谜.原子的卢瑟福模型是基
于对行星(电子)围绕太阳(原子核)的运动的分析.但是这是不可
行的.轨道运行的电子会发出拉莫尔射线,迅速地丧失能量并且因此
在小于一万亿分之一秒的时间尺度内螺旋进入原子核中,从而不可能
呈现出稳定的状态.如今在随机电动力学(sED)理论范围内已知的
是涉及吸收零点能量的一种可能的方案.Bover于l 975年证明最简单
的可能的原子和原子形态,即处于基态的氢原子,可能在经典卢瑟福
氢原子的恰当半径上处于拉莫尔辐射与零点能量吸收之间的平衡状
态.
由于这种解决方案在l 913年时还是未知的,所以Niels Bohr采用
了一种不同的方式,即简单地假定对于原子核中的电子来说仅有离散
能级是可用的.这种推理路线在20世纪20年代引起量子理论的发展.
经典零点能量的概念被遗忘了十年.但是,随着海森堡不确定性原理
的公式的出现,量子范围内的同样的概念在1927年重新出现.根据所
述原理,谐波振荡的最小能量的值为hf／2,其中h为普朗克常量,而
f为频率.因此不可能从振荡系统中去除这个最后的随机能量.
由于在量子理论中电磁场也必须被量子化,因此需要在量子振荡
器的特性与电磁场的波之间作比较.可以得出这样一个结论,即由频
率、传播方向和偏振状态构成的任何可能的电磁场模式的最小能量为
hf／2.通过场的所有可能的模式使这个能量倍增将引起电磁量子真空,
说明书第2／26页
其具有与：Planck,Einstein,Stern和Nernst十年前所研究的经典零
点能量相同的特性一能量密度和光谱.
涉及经典物理学加上附加的经典零点场的研究线路由Trevol·
Marshall和Timothy Boyer于1960年重新开启,并且将其命名为随
机电动力学(sED).SED提出了这样一个问题：ct在经典物理学的基
础上仅附加零点电磁场可以解释哪种量子特性、过程或定律”.两个早
期的成就是黑体光谱的(即不涉及量子物理学的)经典推导和对于发
出拉莫尔射线但是吸收零点辐射的氢原子中的经典轨道电子在经典波
尔半径上具有平衡轨道的发现.由Timothv’Boyer(1975)提出的对
于该问题的最初的解决方案被H．E．Puthoff(1 987)完善.他们的分
析将轨道电子当作谐振子加以处理.
这个结果经过Daniel Cole和Y．Zou的近期工作取得了较大的新
的进展,他们模拟了传统电子在氢核的真实库伦场中的轨道运行,并
且发现由于发射和吸收过程的随机特性,这种真实的电子自身会处于
与原子核相距一定距离的范围内,这与量子力学相符合.平均位置位
于正确的波尔半径上,但是实际的位置分布非常精确地复制了相应的
schrOdjnger方程的电子概率分布,在所述schrOdinger方程中,电子
被认为是由波动函数表示.(在sED表达式中,电子不是因为其为波
动函数而被“抹去”,而是因为作为点状微粒,其受到电磁量子真空漂
移的持续扰动.)
这种理论的明确的结论是由于存在拉莫尔射线与吸收之间的不平
衡,在与电子轨道运行相对应的频率下的电磁量子真空的减小将导致
轨道运行的衰减.
所述电磁量子真空能量谱与频率的立方成比例.如果真空能量在
电子的“正常’’轨道运行频率下被抑制,则将会导致电子向内螺旋进入
更高频率的轨道.这样,它随后将会由于能量谱随频率的立方增加从
而遭遇到与电磁量子真空能量谱的新的平衡位置.
如果如、Boyer,Puthoff,Cole和Zou的分析所显示的那样,所述
sED解释对于氢原子来说是正确的,则它同样必定可以应用于所有其
说明书第3／26页
它原子和它们的多电子结构中.在那种情况下,电子从激发态向低能
量状态的跃迁涉及从一个稳定轨道向另一个稳定轨道的迅速衰减,而
不是瞬时的量子跳跃.电子轨道的稳定性的基础的细节至今仍需要通
过sED理论确定,但是从单电子氢原子情形获得的逻辑归纳是很清晰
的：所有原子中的电子轨道必须通过发射与吸收之间的平衡确定,因
此要经过涉及在适当频率下的电磁零点场的模式抑制的修正.
据称,电子轨道的修正本质上是与原子中电子能级之间的自然跃
迁相同的过程,因此在这样的过程中释放出的能量可以以与普通跃迁
能量相同的方式捕获.
通过将原子移入微结构和从微结构中移出,所述微结构抑制电磁
量子真空的适当模式,可以完成从电磁量子真空中提取能量.这可以
通过微型卡西米尔(Casimir)空腔完成.
所述电磁量子真空作为能量的真实来源由氢原子中s级与p级之
间的兰姆移位、范德华力、阿哈拉诺夫．波姆效应和电子电流中的噪声
表示.
但是,电磁量子真空最重要的效应是卡西米尔力的存在,卡西米
尔力是平行的导电板之间的力,其可被解释为电磁量子真空能量的辐
射压力效应.具有导电壁的空腔中的电磁波由于与壁表面上的横向分
量边界条件有关而被约束为特定的波长.结果,实际上在平行板之间
的卡西米尔空腔中,将会抑制那些波长大于板间距的辐射模式.随后,
外部的电磁量子真空辐射的过压将所述板推在一起.作为一个问题(所
谓的“黏附”)以及一种可能的控制机构,在卡西米尔力方面存在有大
量的文献,并且所述力的真实性也已经从实验室试验发展到微电子机
械结构(MEMS)技术.
模式的排除不是在波长等于板间距d时突然出现的.模式抑制在
波长为d或更大时最强,但是同样当波长落在“阶梯"d／n之间时也会
开始出现模式抑制,并且随着n增加所述效应减小.我们提出使用在
这种方式中出现的对波长小于d时的部分模式抑制以能够应用具有最
大可用实际尺寸的卡西米尔空腔.
说明书第4／26页
研究者表示,当能量从零点能量中被“提取"时没有违背热力学定
律,这是因为能量仍然守恒并且也没有违背所述第二定律.Cole和
Puthoff实施并公布的热力学分析显示没有发生违背定律的情况.实际
上,Forwrad(1984)的思想实验示出了一种简单的但是非实际应用
的能量提取实验.
在对氢原子的随机电动力学(SED)解释中,基态被解释为实际
上相当于速度为c／137的典型的轨道运行电子.由于在经典电磁发射
与从电磁零点场的吸收之间的平衡,所述轨道在波尔半径处是稳定的.
这种观点由Boyer(1975)首次获得,随后由Puthoff(1987)提炼,
并且该观点由Cole和Zou(2003,2004)通过详细的模拟再次被加强,
该模拟论证了在这种解释中所述电子的随机运动再现了薛定谔波函数
的概率密度分布.注意,这种解释与量子力学的解释之间的一个明显
差异是在量子力学中,电子的l s状态被认为具有零角动量,而在sED
解释中,所述电子具有mcr／137=h／27_c的瞬间角动量.但是,Nickisch
的sED模拟显示出,正如在量子情形中由于轨道平面上的零点扰动一
样,时间平均角动量为零.因此,对足够“轨道”的这种“传统电子"的
均值将围绕原子核充满球形对称容积,其中所述原子核具有与薛定谔
波函数相同的径向概率密度和为零的净角动量,这完全符合量子特性.
在sED观点中,波尔半径为0．529A(埃).这意味着负责维持轨
道运行的零点辐射的波长为2六兀0．529六137=455A(0．0455微米).据称,
在卡西米尔空腔中零点辐射在这个波长上以及更短的波长上的抑制将
导致电子衰减到更低的能量状态,所述更低的能量状态由加速电荷的
典型发射与在九