论零点振动能与Casimir力-中国工程科学.PDFVIP

论零点振动能与 Casimir 力 黄志洵 （中国传媒大学，北京 １０００２４） ［摘要］　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。 ［关键词］　零点能；零点场；真空能；Ｃａｓｉｍｉｒ 力；挠场理论 ［中图分类号］　Ｏ４６　［文献标识码］　Ａ　［文章编号］　１００９－１７４２（２００８）０５－００６３－０７ 学和相对论力学都解释不了的现象和研究领域。 1　前言 2　绝对零度时的振动能 在量子理论中，对电磁场进行量子化之后，会出 现一个奇怪的结果———真空中似乎存在着能量，称零 如果温度降到 T ＝０ Ｋ（绝对零度），微观粒子也 点能（ｚｅｒｏ －ｐｏｉｎｔ ｅｎｅｒｇｙ，ＺＰＥ）。 对此，开始时人们 不可能没有任何状态的运动。 否则，其动量、位置可 没有重视，甚至把它当作运算中可省略的项。１９４０年 同时精确地确定，从而违反 Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ 测不准关系 荷兰物理学家 Ｈ．Ｃａｓｉｍｉｒ 做与ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ 力有关 式。 实际上，当 T ＝０ Ｋ 时，微观粒子还存在振动。 的研究时，曾向物理学大师Ｎｉｅｌｓ Ｂｏｈｒ 请教；后者建 这个现象可由统计力学方法对多个谐振子的平均能 议他考虑量子理论中的ＺＰＥ。 Ｃａｓｉｍｉｒ 做了进一步的 量进行计算和阐述。 工作，发现了一种特殊的力的效应，后人称之为 Ｃａ- 设有n 个线性谐振子，在绝对温度 T 下达到热 ｓｉｍｉｒ 力。 这方面的研究在２０世纪始终持续不断，在 平衡，平均能量E 可表示为 n ２１世纪初再度趋于活跃。 有人测出了 Ｃａｓｉｍｉｒ 力，由 n E 钞i i 此，又引发了关于挠场（ｔｏｒｓｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）的研究。 珔 i ＝１ E ＝ n （１） 高速粒子（如电子）在飞行过程中的动能与动量 钞ni i ＝１ 关系式（Eｋ －p 关系式）对经典力学和相对论力学而 引用Ｌ．Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ 于 １８７７ 年提出的粒子数与能量 言是不同的。 至今仍有研究人员探讨究竟哪个公式