萬物緣于虛無──談空間的量子漲落
________________________________________
【摘要】一些大膽的新物理學家從真空中的漲落（fluctuations）現(xiàn)象出發(fā)，進一步可能推導出統(tǒng)一場論的結(jié)果，并且解釋為什么量子力學會行得通以及宇宙的起源。
量子力學難以解答的基本問題
古典物理學家告訴我們，如果把原子比做太陽系的縮影，原子核比做太陽，電子像行星一樣繞著軌道運行，那么原子便不會存在。因為運轉(zhuǎn)中的電子，會像一個微小的無線電天線一樣，不斷放出能量，因為能量愈低，則軌道半徑愈小，因而最后撞上原子核而使原子結(jié)構(gòu)消失。為了解決這個問題，物理學家引進一套數(shù)學法則，叫做「量子力學」，來描述究竟是怎么一回事。量子理論賦予物質(zhì)和能量同時兼具波動和粒子的雙重特性，并限制電子只能運行于特定的軌道或能階上。因此，除非電子從一個軌道遷移至另一個軌道，否則不會釋出能量。
原子光譜之測量證明量子力學的理論是正確的。原子顯然只放射或吸收特定波長的光子，而此波長正好與量子力學所預(yù)測的相吻合。大部分物理學家都滿意于量子力學對于推算實驗數(shù)據(jù)的精確。然而如果我們重復(fù)同樣的問題：「為什么運行中的電子不會輻射能量」，則答案是：「呃……，反正按照量子力學，它就是不會輻射?！咕蛻{這一點，別說是門外漢，甚至有些物理學者，都覺得一定有什么地方不對勁。事實上大部分的近代物理學都建構(gòu)在一些結(jié)果正確、但是對基本問題的解答付之闕如的理論上。這些基本問題諸如：重力是什么？為什么宇宙是現(xiàn)在的樣子？或者它是怎樣開始的？令人驚訝的是這些看似難以回答的問題，也許就快有答案了?；蛟S會更令人驚奇的是，這些答案似乎將來自于空蕩蕩的「空間」、真空、虛無。
量子力學與零點能量
事實上，根據(jù)量子理論，所謂的真空或是介于物質(zhì)、星辰間的空間，并非空無一物，而是充塞著巨大而不斷漲落的能量.要了解此一不尋常的概念，必須先說明什么是量子理論中的「漲落」?！笣q落」是量子理論的基本概念。海森堡在1927年提出測不準原理，它說要確切知道一個系統(tǒng)的每一件事是不可能的，因為整個大自然似乎都處于一種固有的漲落之中。事實上，量子力學是一套統(tǒng)計觀的理論。舉例說，我們無法同時確切知道一個電子的位置和動量。如果我們精確知道其動量或能量，則只能機率式地描述其位置。
此種模糊、機率式的描述方式，使得電子軌道的形狀和大小在一個范圍內(nèi)變動著。它同時也暗示系統(tǒng)能量也是模糊的，也就是說，由于漲落現(xiàn)象，系統(tǒng)有可能穿越其能障。因為在量子理論中，穿越能障的機率雖小，卻總是存在。
量子力學這種固有的模糊特性，可以說明一些古典物理無法說明的現(xiàn)象。舉例說，古典力學認為，任何一個振蕩器，如鐘擺啟動后，終會因空氣摩擦力而歸于靜止；而量子力學則認為不會達到完全靜止，而是帶著一部分殘余能量，在該位置四周，持續(xù)作不規(guī)則的游移。這分殘余能量就叫做「零點」能量。
命名為零點能量的理由是，因為此種擾動在絕對溫度零度時仍將存在。雖然我們不可能觀察到鐘擺的零點能量，因為它太微小，但是它確實存在。在許多物理系統(tǒng)中，它導致非常重要的結(jié)果。例如無論技術(shù)多完美，都無法全數(shù)消除微波接收機中的噪聲。
零點能量的產(chǎn)生，是由于真空能量不可預(yù)期的隨機擾動所造成，正如測不準原理所預(yù)期的一樣，但是在古典物理中，這項能量為零。事實上，真空能量的漲落可以巨大到無中生有的產(chǎn)生粒子，而又在尚未違反測不準原理前及時消失。暫時形成的虛擬粒子，正如湍急瀑布旁濺起之飛沫一般。
在所有的零點漲落現(xiàn)象中，電磁能應(yīng)屬最容易偵測的。電磁波有駐波和行波兩種模式，不同的波又各自有其節(jié)點和波峰。因此，雖然每一個模式的零點能量很?。ǖ扔诎雮€光子），但因為有無窮多的傳播模式，亦即指頻率和傳播方向有無窮多，因此，所有可能模式合計起來的總能量就相當巨大了。令人難以置信的，其能量密度可能比原子核的還高，而這正是環(huán)繞我們四周、人們以為空無一物的空間。
零點能量的證據(jù)
既然電磁波零點能量如此巨大，照理應(yīng)該很容易觀測它的效應(yīng)，其實不然，因為它密度分布相當均勻。但是在某種特殊情況下，當此均勻分布受到些許擾動，便可偵測到此一效應(yīng)。在1940年代末期，藍姆（W. Lamb）用二次大戰(zhàn)時所發(fā)展出來的雷達技術(shù)，發(fā)現(xiàn)電磁零點能量擾動造成原子光譜的些許偏移，其偏移量約1000MHz，此即謂藍姆偏移（Lamb shift）。
另一個是卡什米爾效應(yīng)（Casimir effect），它預(yù)測兩片靠近的金屬片會互相吸引?？紤]兩片分開特定距離的金屬片，能存在其間的波，其半波長之整數(shù)倍應(yīng)與此距離相等，而在兩板之外，幾乎所有波都會存在。外側(cè)波所帶的能量及動量遠大于內(nèi)側(cè)，此種不平衡造成金屬板互相靠近（見附圖）。
再回到基本問題，為什么電子在最低能階軌道運行時不會輻射能量？上述現(xiàn)象跟這個問題有何關(guān)系？我曾試著拿零點能量理論來加以解釋。我發(fā)現(xiàn)我們可以想象電子仍按古典物理所預(yù)期的不斷釋出能量，但同時也不斷自環(huán)境「零點能量?！怪形∠嗟鹊哪芰孔鰹檠a償，兩者形成動態(tài)平衡。
重力是長距離的卡什米爾力
零點漲落理論也讓我們對重力有更深一層的看法。愛因斯坦廣義相對論中，對重力有詳細的描述，但我們對其基本性質(zhì)仍很不清楚。廣義相對論充其量只是描述，并沒有揭示其深一層的動態(tài)意義。于是，想把重力和其它力（電磁力、強核力、弱核力）統(tǒng)一起來的企圖，和重力場量子化的努力都一再遭遇困難，而追根究底都是因為對最基本的層次缺乏了解。為排除此一困難，理論學家們便訴諸于越來越復(fù)雜、越抽象的數(shù)學，如最近所發(fā)展出來的超重力理論和超弦理論等。
已故的蘇俄物理學家沙哈洛夫（A. Sakharov）則持完全不同的看法，他認為重力或許根本不是一種基本作用力，而是一種次級力或僅是與其它非重力場相關(guān)的一種殘余效應(yīng)而已。重力可能是零點能量受物質(zhì)存在影響而改變所形成的。如果此一觀念正確，則重力可以是一種卡什米爾力。雖然沙哈洛夫沒有作更深一層的推導，但他也列出了一些重要的條件，比如導出用零點能量理論參數(shù)表示的重力常數(shù)G。
我曾經(jīng)仔細研究沙哈洛夫的重力理論并得到一些正面的結(jié)果。一個質(zhì)點沈浸在充塞宇宙的零點能量海中，會造成一種微弱而不規(guī)則的顫動。當有兩個以上的質(zhì)點存在時，它們不但受漲落的背景零點能量場的影響，同時也受其它質(zhì)點產(chǎn)生力場的影響。這些相互作用的總和便形成重力。按此重力可稱得上是一種長距離的卡什米爾力。
由于卡什米爾力的本質(zhì)為電磁作用，故此一形式的重力理論便自動成為統(tǒng)一場論的一員。此一新理論最大的優(yōu)點在于：它能幫助我們了解重力基本作用的方式及特質(zhì)，包括重力為什么如此微弱；為什么只有正物質(zhì)而沒有反物質(zhì)的存在；又因為零點能量無所不在，以致重力場無法遮蔽等等。而這一切正是已往的理論所無法解釋的。
零點能量的起源
至此，我們已說明了原子基態(tài)軌道電子不輻射及重力場的問題。接下來的問題是，零點能量最初是從那里來的？這有兩派說法，其一認為零點能量不過是宇宙存在的部分邊界條件，比如說是宇宙初生大霹靂后殘留至今的背景輻射。另一派則認為，零點能量是由宇宙間所有帶電粒子的量子漲落，放出能量所形成的。
最近，我針對后者的可能性作一計算，我假設(shè)零點能量使宇宙間的質(zhì)點產(chǎn)生振動，而所有宇宙間質(zhì)點振動釋出能量的總和，回過頭來又形成零點能量。兩者可形成自給自足的循環(huán)。
古典物理與量子物理的爭議
雖然零點能量理論是量子力學成熟期的產(chǎn)物，然而，紐約市立大學的博伊爾（T. Boyer）卻持有相反的看法。在1960年代末期，他開始提出一個問題：假如我們完全保留古典物理學，再加上一個隨機的零點能量漲落背景，而此背景條件可以假設(shè)最初由大霹靂產(chǎn)生，隨后以前述自我滿足式的循環(huán)生生不息的持續(xù)著，則我們可否由此全古典式的模式中導出量子理論來？
博伊爾從量子力學早期的幾個問題開始著手，諸如黑體輻射曲線、光電效應(yīng)等。結(jié)果，他那全古典式的方法，竟然將一些著名的量子力學的結(jié)果一一再現(xiàn)。這套方法便稱作「隨機電動力學」（stochastic electrodynamics, SED），有別于量子電動力學（quantum electrodynamics, QED）。事實上，美國洛色拉莫國家實驗室的米洛尼（P. Milonni），在讀過博伊爾的理論后說道，如果1900年代的物理學家走的是這條路的話，會比遵循蒲朗克的量子假說來得舒服些。
到目前為止，用SED可以導出與QED相同結(jié)果的問題還包括：簡諧振元問題，卡什米爾與凡得瓦力、真空中加速運動的熱效應(yīng)等。當然，SED仍有它待克服的難題，比如量子力學中著名的薛丁格方程式，目前仍無法由SED理論獲得。然而，很多研究者滿懷信心認為，此一問題終將克服。屆時，雖然量子力學是否該被SED所取代，仍將是個爭論不休的問題。但不管最后結(jié)果如何，SED因為引進零點漲落背景條件而獲致目前輝煌的成果，代表當初量子力學寫完最后一章的同時，已經(jīng)確定終將賦予真空中的漲落終無比榮耀的地位。
宇宙起源與零點漲落理論的應(yīng)用
現(xiàn)在剩下最大的一個問題是，到底宇宙是從那來的？或者，以現(xiàn)代的術(shù)語來說，大霹靂是怎么引起的？真空中的量子漲落與此有什么關(guān)系嗎？紐約市立大學的泰倫（E. Tyron）在1973年主張，宇宙之誕生最初可能是由真空中一個大規(guī)模的擾動所引起。這個概念后來由塔甫茲（Tufts）大學的維嵐京（A. Vilenkin）所引用，在其所著《膨脹中的宇宙》一書中有進一步的闡釋。他說，宇宙可能是經(jīng)由量子穿隧效應(yīng)，自表相為空無一物的虛無中，幻化出一切，即我們所稱的宇宙。這樣的說法反映出，物理學家至此已一再將問題的解答，求諸于虛無與漲落。
對于零點漲落理論的心儀者而言，心里或許還存在一未解的疑問，那就是如此偉大的理論究竟對現(xiàn)實世界，有無實用的價值？是否有可能自真空中抽取電磁能量？針對此一問題的可能性，加州休斯研究實驗室的佛維德（R. Forward）曾經(jīng)有過詳細的探討。
此外，在未來的工程界中，是否有可能會分化出一類如李政道所稱的「真空工程學」工程師？人類面臨的能源危機是否可能經(jīng)由對于零點能量海的駕馭而得以解決？畢竟零點能量存在的基本形式是，伴隨著高度隨機性且趨向于互相抵消。因此，如果我們能夠找到一個辦法可以將零點漲落的渾沌性整合成一致性，則基于零點漲落高能量內(nèi)涵的特質(zhì)，我們必定能自其中獲致巨大的效益。
由于目前對于零點漲落所知仍然相當有限，我們不得不回歸至蘇俄自然科學史學者波朵尼（R. Poldolny）的名言：「草率否定一項可能實現(xiàn)的應(yīng)用，其結(jié)果將與貿(mào)然保證其成功一樣的不負責任。」究竟人類是否能利用這把上帝的火炬──空間中的量子漲落，只有等待時間來解答了。
真空零點能
量子理論預(yù)示，真空中蘊藏著巨大的本底能量， 它在絕對零度條件下仍然存在， 稱為真空零點能（Zero point energy）。對卡西米爾（Casimir）力（一種由于真空零點電磁漲落產(chǎn)生的作用力）的精確測量，證實了這一物理現(xiàn)象。
現(xiàn)代科學認為真空并不意味著一無所有，真空是由正電子和負電子旋轉(zhuǎn)波包組成的系統(tǒng)，這種過程的動態(tài)能量可以作為工業(yè)能源、未來星際航行能源以及家庭生活等諸多領(lǐng)域的能源。量子真空是一個非?；钴S的空間，它充滿時隱時現(xiàn)的粒子和在零點線值上漲落的能量場。而與這種現(xiàn)象伴生的能量，被稱為零點能，也就是說，即使在絕對零度，這種真空活性仍然保持著。早在1891年，科學家忒斯拉（Nikola Tesla）在一次演講中就提到：幾個世紀之后，也許我們可以從宇宙中的任意一點提取能量來驅(qū)動我們的機械。用今天的科學語言解釋，這種能源就是真空零點能，或稱空間能、自由能等。
關(guān)于零點能的設(shè)想來自量子力學的一個著名概念:海森堡測不準原理。該原理指出：不可能同時以較高的精確度得知一個粒子的位置和動量。因此，當溫度降到絕對零度時粒子必定仍然在振動；否則，如果粒子完全停下來，那它的動量和位置就可以同時精確的測知，而這是違反測不準原理的。這種粒子在絕對零度時的振動（零點振動）所具有的能量就是零點能。狄拉克從量子場論對真空態(tài)進行了生動的描述，把真空比喻為起伏不定的能量之海。J. Wheeler估算出真空的能量密度可高達1095 g/cm^3。
1948年，荷蘭物理學家亨德里克·卡西米爾提出了一項檢測這種能量存在的方案。從理論上看，真空能量以粒子的形態(tài)出現(xiàn)，并不斷以微小的規(guī)模形成和消失。在正常情況下。真空中充滿著幾乎各種波長的粒子，但卡西米爾認為，如果使兩個不帶電的金屬薄盤緊緊靠在一起，較長的波長就會被排除出去。接著，金屬盤外的其它波就會產(chǎn)生一種往往使它們相互聚攏的力，金屬盤越靠近，兩者之間的吸引力就越強。1996 年，物理學家首次對這種所謂的卡西米爾效應(yīng)進行了測定。華盛頓大學Lamoreaux在他的學生Dev Sen協(xié)助下，對卡西米爾效應(yīng)進行了精確的測量，該測量結(jié)果與卡西米爾對這一特殊板間距及幾何構(gòu)形所預(yù)測的力相差不超過5%。Lamoreaux在他的實驗中，采用鍍金石英表面作為他的金屬板。另外一塊板固定在一個靈敏扭擺的端部。如果該板向著另外一塊板移動，則擺就會發(fā)生扭轉(zhuǎn)。一臺激光器可以以0.01微米的精度測量扭擺的扭轉(zhuǎn)。向一組壓電組件施加的一股電流使卡西米爾板移動；而另一電子反饋系統(tǒng)則抵消這一移動，使扭擺保持靜止。零點能效應(yīng)就表現(xiàn)為保持擺的位置所需的電流量的變化。Mohideen等人在加州理工學院作的實驗中，在0.1到0.9μm的范圍內(nèi)，用原子力顯微鏡對卡西米爾力進行的測量結(jié)果，與理論值相差不到1%。
如果零點能可以提取，無疑將是人類所能夠利用的最佳能源了。它是潔凈，廉價的能源，是大自然給予人類的“免費的午餐”。宇宙中所有的物質(zhì)都來源于零點電磁漲落能，我們身上的每一個物質(zhì)粒子不停地與真空零點能發(fā)生能量交換，也就是，沒有任何一個物理體系稱得上是孤立體系的。根據(jù)物理真空的性質(zhì)，我們可以從空間任何一點提取零點能，并轉(zhuǎn)換成我們所需要的能量形式。原子中電子繞核轉(zhuǎn)；太陽系中，行星繞太陽轉(zhuǎn)，幾十億年永不停息；超導和超流現(xiàn)象，這些都是大自然給我們的關(guān)于能源的啟示。
卡西米爾效應(yīng)
簡單地說，卡西米爾效應(yīng)(Casimir effect)就是在真空中兩片平行的平坦金屬板之間的吸引壓力。這種壓力是由平板之間空間中的虛粒子(virtual particle)的數(shù)目比正常數(shù)目減小造成的。
大多數(shù)人認為，真空是空蕩蕩的。但是，根據(jù)量子電動力學（一門在非常小的規(guī)模上描述宇宙行為的理論），沒有比這種觀點更加荒謬的了。實際上，真空中到處充滿著稱作“零點能”的電磁能，這正是麥克萊希望加以利用的能量。“零點能”中的“零”指的是，如果把宇宙溫度降至絕對零度（宇宙可能的最低能態(tài)），部分能量就可能保留下來。實際上，這種能量是相當多的。物理學家對究竟有多少能量仍存在分歧，但麥克萊已經(jīng)計算出，大小相當于一個質(zhì)子的真空區(qū)所含的能量可能與整個宇宙中所有物質(zhì)所含的能量一樣多。
1948年，荷蘭物理學家亨德里克·卡西米爾(Hendrik Casimir, 1909-2000)提出了一項檢測這種能量存在的方案。從理論上看，真空能量以粒子的形態(tài)出現(xiàn)，并不斷以微小的規(guī)模形成和消失。在正常情況下。真空中充滿著幾乎各種波長的粒子，但卡西米爾認為，如果使兩個不帶電的金屬薄盤緊緊靠在一起，較長的波長就會被排除出去。接著，金屬盤外的其它波就會產(chǎn)生一種往往使它們相互聚攏的力，金屬盤越靠近，兩者之間的吸引力就越強，這種現(xiàn)象就是所謂的卡西米爾效應(yīng)。1996 年，物理學家首次對它進行了測定，實際測量結(jié)果與理論計算結(jié)果十分溫和。
1997年,新一代測量工作開始了。當時在美國西雅圖華盛頓大學工作的史蒂夫·拉穆爾克斯,測量了鍍有銅和金的直徑為4厘米的球形透鏡與大約215厘米見方的光學石英平板之間的卡西米爾力。透鏡和平板被聯(lián)接在一個扭擺(一根懸掛在鎢絲上的水平扭桿)之上,扭擺安置在一個處于真空狀態(tài)下的圓筒形容器內(nèi)。拉穆爾克斯讓透鏡與平板相互靠近,當它們的間距在幾微米以內(nèi)時,卡西米爾力把兩個物體拉到一起,進而使扭擺扭轉(zhuǎn)。他發(fā)現(xiàn)他的實驗測量結(jié)果與理論相比精度為5%。在拉穆爾克斯的實驗突破的鼓舞下,許多其它科研人員對卡西米爾效應(yīng)相繼開展了新的實驗測量工作。例如,美國加利福尼亞大學河濱分校的烏瑪·莫海登(UmarMohideen)及其同事利用卡西米爾力把一個直徑為200微米的聚苯乙烯球吸附到了原子力顯微鏡的探針上。在一系列實驗中,他們把鍍有鋁和金的球體挪到距一個也鍍有鋁和金的平面圓盤011微米之內(nèi)的地方,在此過程中球和圓盤之間所產(chǎn)生的吸引力通過激光束的偏斜得到監(jiān)控。上述研究人員對卡西米爾力的測量結(jié)果與理論期待值的偏差在1%以內(nèi)。
斯德哥爾摩瑞典皇家工學院的托瑪斯·埃德斯(ThomasEderth)也利用原子力顯微鏡研究了卡西米爾效應(yīng)。他測量了兩個相互成90°放置、相距20納米的鍍金圓柱之間的卡西米爾力,其實驗結(jié)果與理論相比,相差不到1%。
然而,在最近的實驗中很少有人采用原始組態(tài)———兩個平行平面鏡來測量卡西米爾力,原因是這種組態(tài)要求實驗中兩個平面鏡必須保持絕對平行,而這是很困難的。讓一個球靠近一個鏡面是很容易的,因為這兩個物體之間的距離只不過是兩個物體之間最近的點之間的距離。利用球和平面鏡測量卡西米爾效應(yīng)的唯一缺點是,此時兩物體之間的卡西米爾力的計算不如兩個平面鏡之間的卡西米爾力計算得精確。尤其是不得不假設(shè)每一個點對卡西米爾力的貢獻是相互獨立的,而這只有當球的半徑遠大于球和平板之間的距離時才成立。
最近僅有的利用卡西米爾的原始平面鏡裝置的實驗是由意大利帕多瓦大學的吉安尼·卡魯哥、羅伯托·奧諾弗里奧(RobertoOnofrio)及其合作者們開展的。他們測量了間距為015～3微米的鍍鉻硬板與一個由同樣材料制成的懸梁表面之間的卡西米爾力。研究者發(fā)現(xiàn),測得的卡西米爾力與理論期待值的相對偏差在15%以內(nèi),實驗與理論相差較大表明實驗中存在著技術(shù)難點,改進的計算結(jié)果卡西米爾效應(yīng)研究中的難點在于實際的平面鏡與卡西米爾最初考慮的理想的光滑的平面鏡不同,它們可以很好地甚至是接近理想地反射某些頻率的電磁波,但對其它頻率的電磁波反射得較差。此外,在很高的頻率下,所有鏡子都將變成透明體。在計算卡西米爾力時,必須要考慮鏡面的反射系數(shù)與頻率的函數(shù)關(guān)系,20世紀50年代中期伊津尼·利夫謝茨(Evgeny Lifshitz)最先著手研究了這一問題,后來朱利安·施溫格(JulianSchwinger)及其它許多科研人員也對這一問題進行了研究。
雖然人們目前對卡西米爾力與溫度的關(guān)系尚未開展詳細的研究,但在計算兩個間距大于1微米的物體之間的卡西米爾力時必須要考慮溫度的影響。包括伊津尼·利夫謝茨和朱利安·施溫格在內(nèi)的許多科學家早在20世紀50年代就針對理想反射鏡的情況探討了這一問題。最近,莫海登及其研究組利用畸變表面證明兩個表面之間可以產(chǎn)生平行于而不是垂直于鏡面的橫向卡西米爾力。在實驗中,他們特制了兩塊表面為正弦波形狀的波紋鏡面,然后讓一塊鏡面相對另一塊鏡面平行移動,以使該鏡面的波峰依次經(jīng)過另一個鏡面的波峰和波谷。研究者發(fā)現(xiàn),兩個鏡面間的橫向卡西米爾力隨著兩個鏡面波紋的相位差而按正弦規(guī)律變化。上述橫向卡西米爾力的大小大約是相同間距的兩個平面鏡之間的普通卡西米爾力的十分之一。橫向卡西米爾力同樣起源于真空漲落。
美國麻省理工學院的梅倫·卡達(MehranKadar)及其同事給出了兩個全反射波紋鏡面之間的卡西米爾力的一個理論計算結(jié)果。同時,莫海登及其合作者們估算了兩個金屬鏡面之間的橫向卡西米爾力,并且發(fā)現(xiàn)估算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)符合得很好。橫向卡西米爾力可以對微型機械產(chǎn)生另一種重要影響.
新物理學?
卡西米爾力還可以在納米和微米尺度之間的精密力學測量中發(fā)揮作用。人們通過對行星運動的觀測,已經(jīng)在宏觀距離上對牛頓的平方反比引力定律做出了許多次的驗證。但是,迄今為止尚無人設(shè)法以任何精度在微米尺度上對牛頓引力定律進行驗證。在微米尺度上檢驗牛頓引力定律具有重要意義,因為許多試圖統(tǒng)一自然界中四種基本作用力的理論模型都預(yù)言存在著以前未被人們發(fā)現(xiàn)的將在該尺度上發(fā)揮作用的力。實驗值與理論值的任何偏差都有可能暗示著新力的存在。但是,即使二者相等,也不能排除所有的力———測量結(jié)果將對現(xiàn)有的理論產(chǎn)生新的限制。例如,華盛頓的詹斯·岡拉克(JensGundlach)及其同事已經(jīng)利用扭擺測定了兩個間距由10毫米減小到220微米的受試質(zhì)量之間的引力。他們的實驗結(jié)果證實牛頓引力在上述范圍內(nèi)是有效的,但在更短的距離之內(nèi),卡西米爾力將處于主導地位。與此同時,美國科羅拉多大學的喬舒亞·朗(JoshuaLong)及其同事,以及普杜大學的伊弗萊姆·菲施巴赫(Ephraim Fischbach)及其合作者,正試圖通過仔細選擇實驗中所用的材料,消除亞毫米距離引力實驗中卡西米爾效應(yīng)的影響。
盡管該領(lǐng)域的研究人員做出了充分的努力,但在卡西米爾效應(yīng)方面仍然遺留下許多懸而未決的問題。尤其是單一的中空球殼內(nèi)的卡西米爾力這一看上去似乎天真的問題,仍然是人們熱烈爭論的焦點,人們甚至還沒有弄清楚該力究竟是一種吸引力還是排斥力?？ㄎ髅谞栐缭?953年探尋電子的穩(wěn)定模型時就考慮了這一問題。半個世紀過去了,卡西米爾力的秘密可能需要我們在將來經(jīng)過許多年的不斷思考,才能最終被完全揭開。
聯(lián)系客服
