科学家证明真空中存在“零点能”

【英国《泰晤士报》１月６日文章】题：寻找真空中的能量
完全真空就是没有任何东西，除非你是量子物理学家。量子物理学家知道，
真空中实际上充满着忽隐忽现的粒子，它们的状态变化得十分迅速，以至于无法
被看到。即使是在绝对零度的情况下，真空也在向四面八方散发出能量，这与人
们看到的表面现象不大一样。受千年狂热的影响，一些大胆之士甚至声称，这种
“零点能”将是未来的燃料，它们将能用来发电、替代原油并且推进人类穿越一
望无际的宇宙空间。
“零点能”能得到利用吗
得克萨斯州奥斯汀附近有一个名字颇为响亮的实验室，叫做高级研究所。它
借用了爱因斯坦晚年曾工作过的那个位于普林斯顿的著名研究机构的名字。在这
个实验室里，由物理学家哈罗德·皮托弗领导的一个小组正在验证发明家们有关
零点能可以利用的说法。在过去１０年当中，皮托弗已经对至少１０台装置进行
了检验，并且发现它们无一能够工作。
对于大多数科学家而言，这方面所进行的努力与冷核聚变研究颇有些相似，
但是与冷核聚变研究惨遭败绩不同，在这项研究中，至少能量是确实存在的。物
理学家最近通过实验证实了量子理论预言的准确性，从而证明了这一点。尽管这
一结果并不能使我们在利用零点能方面取得进展，甚至也不能使我们更加清楚地
了解究竟存在多少这样的能量，但是既然一个由来已久的预言得到了证实，其结
果总是令人满意的。
然而首要的问题是，为什么会存在零点能？最简单的解释来自海森伯的“测
不准原理”。该原理宣称，不可能同时知道同一颗粒子的位置和动量。在绝对零
度的情况下，倘若粒子是绝对静止的话，那么事实将会与这条原则相悖，因为在
这种情况下，粒子的位置和动量都能知道。因此，即使在粒子不再有任何热运动
的时候，它们也必定会继续抖动。能量的情形也是如此。这意味着即使是在真空
中，能量仍会继续存在；而且由于能量和质量是等效的，真空能量必定能够导致
一会儿存在、一会儿消失的粒子。这种转瞬即逝的事件被称为“起伏”。
几个重要的实验
１９４８年，荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔简要描述了探测这种真空能
量的方法。他说，真空能量可以表现为真空中两块挨得很近、但未接触的反射平
板之间的微弱作用力。他推理道，如果两块平板之间的空隙足够小，它将会形成
一个十分狭窄的通道，里面只能容纳某些特定波长的光线以及与之相对应的粒子
。
正如汽车驶入隧道后无法接收无线电信号一样，这一狭窄通道将会阻隔掉某
些波长的光，但是在该通道的外面将会存在所有波长的光子。通道内外的这种差
异将会产生把两块平板压到一起的作用力——这个力的强度不会大于一颗尘埃落
到位于上部的平板时产生的压力，但理论上仍然是可以测出的。
去年，洛斯阿拉莫斯国家实验所的物理学家斯蒂文·拉莫雷奥首次对卡西米
尔作用力进行了测量。他的实验装置比卡西米尔所设想的装置更为复杂，由两根
包金石英棒和一个镀金球体组成。它们安放的位置十分接近，因此卡西米尔作用
力能够使悬挂在金属丝上的一根石英棒产生扭曲。接着拉莫雷奥测量了使石英棒
恢复原状所需的力量。结果与卡西米尔的预言基本相符，误差在５％以内。
上月，里弗赛德加州大学的奥马尔·毛希丁和阿努什里·罗伊在真空能量研
究方面又迈进了一步。他们利用原子力显微镜测定距离一块平板不到一微米的一
个镀铝圆球的位置，并测量了两者之间的作用力。
于是，量子理论再次战胜了常识：世界确乎具有奇特的构造。然而，零点能
真的只是一种奇异的现象，抑或在某种程度上体现了整个宇宙的结构？人类能否
对零点能加以利用？
前路漫漫
即便是要计算实际可能存在多少零点能也是十分困难的。理论上，任何体积
的真空都可能包含着无数的“起伏”，因而也就含有无数的能量。这些能量会相
应地产生出与我们从周围宇宙中观察到任何事物完全不相称的引力场。即便是为
了消除这些无限大的情况而进行了简化，其数值仍然是极其巨大的——据曾获诺
贝尔奖的物理学家斯蒂文·温伯格称，这个数值将是人类观察到的宇宙膨胀所能
允许情况的１０的１２０次方倍。温伯格说：“这肯定是科学史上估计得最不准
确的数量级。”
如果真是这样，那么实际存在的真空能量肯定会大大少于通过方程组所计算
出的值。也许这些能量足以使科学家从宇宙加速的膨胀中所观察到的反引力现象
得以产生。当然，拉莫雷奥的实验并没有显示存在大量有待于利用的能源。他的
实验只获得了微不足道的１０至１５焦耳的能量。
皮托弗认为，零点能产生的力使原子中的电子在到达原子核之前运动速度不
致急剧下降；他还怀疑惯性——即物质保持原来运动状态的性质——是由穿过零
点场时产生的拖拽力引起的。他论述道，若果真如此，那么设法控制零点场以降
低惯性将是值得的，这将使火箭在携带同等数量燃料的情况下飞得更快、更远。
美国航天局曾开会讨论这一设想，此举招致了一些物理学家的反对。
尽管宣布可能存在一种空想的能源——就像卢瑟福勋爵曾经预言核电那样—
—是完全不明智的，然而依附在真空之上的文明的前景看起来也是极其渺茫的