我们能够利用量子真空能量吗

时空结构中充满了振动的量子场，也就是真空能量。它就在那里，我们目光所及之处，都能看到它。但我们能从中得到什么吗?

我们甚至可以计算出真空能量的强度。当我们应用量子力学规则来确定场在孤立状态下的振动程度时，我们得到的结果是……无穷大。没错，每一点时空都充满了无限的能量。这是因为这些场的振动次数是没有限制的。小振动、中等振动和大振动都同时发生在每个量子场中。

等等，等等——场怎么可能拥有无限的能量，但仍然有更多的能量来产生粒子呢?为了回答这个问题，我们可以看看荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔设计的一个巧妙的实验。

如果你把两块金属板粘得非常非常近，那么这两块金属板之间的量子场就必须以某种方式运行。它们的振动波长必须与金属板之间完全吻合，就像吉他弦上的振动波长必须与弦的长度吻合一样。在量子情况下，金属板之间仍然有无数次振动，但金属板之间的无限振动没有金属板外部的那么多。

运用一些巧妙的数学知识，我们可以将两种无穷大相减，得出一个有限数。这意味着两块板外的量子振动确实比板内的多。这可以得出这样的结论：板外的量子场将两块板推到一起，这就是所谓的卡西米尔效应。我们可以测量这种效应，并验证量子场确实存在。

所有这些理论和实验都得出了一个惊人的结论。世界上所有的物理现象、每一次相互作用、每一个过程和动作都发生在一个充满无限真空能量的舞台上。尽管这幅图景很奇怪，但它是数十年来对量子理论研究的结果。

目前，我们无法利用这种能量并利用它做任何有用的事情。这是因为它是宇宙中能量最低的状态。要完成工作，你必须有能量差异，你需要从一个地方提取能量，对其进行转换，然后将其放在其他地方。

我们无法利用真空能量，因为真空能量无处可去。这就像试图让电梯越过建筑物的最低层——它停在一楼，因为下面没有其他楼层。

说到卡西米尔效应，我们首先必须向系统投入能量，才能将板块排列在一起。当板块开始移动时，我们只是收回了投入的能量，没有产生任何净能量。

科幻宇宙中有许多想法提出利用真空能量为星际飞船或其他先进推进器提供动力。虽然这些想法与既定的物理学背道而驰，但我们必须承认，我们并不完全了解物理学的一切……尤其是真空能量。我们做错事的最大线索不是与亚原子尺度有关，而是与宇宙有关。

20 世纪 90 年代末，天文学家发现宇宙的膨胀正在加速。这种加速膨胀最简单的解释是宇宙的真空能量。但由于我们可以测量膨胀率，我们可以用它来估算真空能量的总量，我们得到每立方米空间中大约有 6 x 10 -10焦耳。

那不是……无限。所以我们有一个问题。一方面，我们有一组亚原子计算、预测和测量，它们告诉我们真空能量是无限的。另一方面，我们有一个宇宙测量，它告诉我们真空能量的数量真的非常小。

到底发生了什么?我们不知道。这是现代物理学中最大的未解问题之一。如果我们想找到一种方法来利用真空能量，那么首先我们必须了解它到底是什么。无论我们在那里发现什么，都会涉及新的物理学，谁知道新的物理学会为我们揭开什么谜团呢?

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