零点能量可能不存在

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几十年来，真空能量一直被认为是隐藏在现实表面之下的无限能量的承诺。零点能量已经申请了许多专利，这使得人类可以利用这种能量进行疯狂的技术宣称。一些初创公司甚至声称他们可以成功做到这一点。

但为什么他们认为这种能量存在呢？

这都是关于量子基态的。在经典物理学中，物体的基态就是当它不能失去更多能量时它所拥有的能量。既不拉伸也不压缩的弹簧、放在地面上的重物，其能量都为零。

然而，量子弹簧，也称为量子谐振子，不具有零基态。相反，如果你计算它可以具有的最低能量，它将是一个正数。

这似乎意味着任何量子系统，无论其状态如何，都具有能量。事实上，零基态的缺乏导致了量子物理学中的问题，因为这意味着没有任何东西具有非零能量，并且由于存在无限量的“无”，因此必然存在无限量的能量。因此，物理学家为了得到量子场的合理结果，必须发明一种将基态降低到零的方法。这称为正常顺序。

这给我们带来了一个问题：这种非零基态是真实存在的，还是只是我们如何将经典理论转变为量子理论（这一过程称为量子化）的副产品。

量子场论是关于物质在宇宙中如何运作的最佳理论，它假设所有物质粒子都是场的激发。这些场遍布宇宙，物质以各种方式与这些场相互作用。当然，这一切都很好。我们不质疑这些领域的存在。问题是基态场是否对物质有任何可测量的影响。

人们立即指出的第一个效应是卡西米尔效应。当两块金属板在真空中相互接近时，会产生一种可测量的力来缩小间隙。几十年来一直给出的解释是，这些板切断了波长长于间隙的真空波动。由于间隙内部的波动密度低于外部，因此真空能量会产生可测量的压力，将板彼此推向。

这种解释往好了说是讽刺，往坏了说是误导。卡西米尔效应的表现因不同的组合而异。例如，一个板和一个小球体会受到吸引力或排斥力，具体取决于它们彼此的距离有多近。这意味着纳米球可以悬浮在板上方数百纳米的距离。如果您想创建无摩擦表面，这非常好，但它与切断真空波动的波长无关。

相反，当考虑到量子效应时，它与原子之间的力有关。每个原子都被电子云包围，这就像电子位置的量子概率场。这些电子云相互排斥。因此，靠近在一起的两个原子应该相互排斥，除非它们被迫如此靠近以致强力发挥作用并使它们的原子核融合。这种情况只发生在非常高的温度下，当电子从处于等离子体状态的原子中剥离时，就像在太阳中一样。

然而，电子云并不是完美的球形。它们有一个形状。如果电子以某种方式错位，原子就会相互吸引或排斥。这就是形成了多少分子键。

在距离相对较远（超过一纳米）的大分子团中，这种力（称为范德华力）由于相对论效应而变得极其微弱。本质上，力必须穿过两种材料（例如金属板）之间的间隙。由于光速有限，相互作用力消失，导致材料之间的作用和反应不同步。这意味着它们不具有分子键的强度。相反，它们之间存在一种微弱的力，根据物体的距离和形状，这种力可以是吸引力或排斥力。然而，这里不涉及真空能。这只是分子之间的巨大相互作用。

另外两个效应归因于真空能。尽管两者都没有被观察到，但两者都是由已知的物理原理预测的。这些是霍金辐射和安鲁效应。

霍金辐射是对黑洞发射辐射的预测，这意味着它们并不是完全黑色的。斯蒂芬·霍金预测这是黑洞与量子真空中的场相互作用的结果，但同样，我们不需要真空能量来解释它。

想象一下，我们有一个敏感的霍金辐射探测器绕黑洞运行。探测器处于自由落体状态，即不受重力影响。

当它旋转时，它会检测到从事件视界发出的似乎是霍金辐射的光子。因此，可以想象一个反事实世界，其中探测器不存在并且发射辐射。这种辐射从哪里来？嗯，它肯定来自事件视界之外的真空，因为没有任何东西可以逃脱黑洞。

这个问题似乎是封闭的，对于包括霍金在内的大多数理论家来说也是如此，但还有另一种解释。

假设我让轨道上的另一个探测器被摧毁并开始掉入黑洞。他会注意到，他接收到的霍金辐射随着下落而变得越来越红，直到他穿过事件视界的那一刻，霍金辐射完全消失。如果霍金辐射只是粒子穿过地平线的情况，那么我会在任何地方都检测到它，但事实并非如此。

这有助于解释辐射从何而来。从事件视界的角度来看，根本不存在辐射，但从轨道上的物体的角度来看，却有辐射。这是由于时空在事件视界和更远的轨道上弯曲的方式不同。在事件视界，它是如此弯曲，以至于光无法逃脱它，而在更高的地方，光可以并且物体可以旋转。这种曲率的差异表明局部参考系的差异。比较一下落入轨道的探测器，时钟的运行速度不同，长度（径向）不同，等等。

所以霍金辐射从一帧到另一帧是不一致的，这是因为我们定义量子“真空”的方式在帧之间不一致。对于远处的观察者来说，事件视界处的“真空”看起来就像是从黑洞发出的热辐射浴。

事实上，麦克斯韦方程组控制电磁学（包括光子辐射）和粒子的定义仅在平坦惯性（非加速）空间中是一致的。否则，什么构成粒子或辐射浴以及什么构成真空取决于观察者。

安鲁辐射也是如此。这是从不断加速的物体（例如火箭）的角度来看，林德勒视界发出的辐射。

林德勒地平线是什么？

这是光束无法穿过并追上火箭的地平线。

其原因也许可以用时间膨胀来解释，这是狭义相对论的一个特征。随着火箭加速，火箭上的速度似乎比地球上的要慢。与此同时，地球上的人们似乎也在放慢速度。随着火箭加速，减速度增加。

如果该信号是在地球上产生的，并且由于这种减速，从火箭上观察地球的人员的角度来看，该信号始终位于未来，那么该信号就超出了林德勒视界。对于火箭上的人来说，地球上的时间会不断接近信号发射的时间，越来越慢，但永远不会到达。

换句话说，火箭上的人永远不会观察到这一事件。

这意味着光线不断地追逐火箭，从火箭上的人的角度来看，它永远不会靠近火箭。

林德勒视界令人兴奋的事情之一是它们具有与事件视界相同的特征。例如，它们似乎会发射霍金辐射等辐射。这也被归因于真空能，但同样，我们不需要真空能。

相反，我们只需要了解“辐射”的概念在所有推进系统中并不相同。尽管从火箭上的人的角度来看，辐射来自地平线，但从地球上的人（或非加速系统中的任何人）的角度来看，似乎探测器正在发射这种辐射。这种类型的辐射称为拉莫尔辐射，是众所周知的。

拉莫尔辐射的发射会对火箭造成阻力，这意味着它从经典来源（推进机制）接收能量，从而导致火箭加速。这里也不需要零点能量。

如果归因于真空能的任何现象有其他来源，那么真空能很可能不存在。在这种情况下，所有使用它的尝试都是徒劳的。