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質(zhì)子大小的真空區(qū)所包的能量可能與整個宇宙中所有物質(zhì)所含的能量一樣多

　　

　　去年，美國芝加哥伊利諾伊大學電氣工程教授喬丹?麥克萊得到了國家航空和宇航局為他研究真空能量提供的經(jīng)費。他的研究項目是位于俄亥俄州克利夫蘭的國家航空和宇航局格倫研究中心“突破性推進物理學”計劃的一部分。該計劃的目標是尋找有可能為航天器提供動力的新的推進方法。他的計劃是制造一臺微型機器，對這種真空能量及其產(chǎn)生的動力進行測量。如果一切進展順利的話，麥克萊有可能抓到一條巨大無比的魚。他希望能找到一種利用這種動力的辦法，讓它們?nèi)ネ瓿芍T如驅(qū)動微型活塞、加熱冷水乃至為航天器提供動力等。

　　

　　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�！傲泓c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，金屬盤外的其他波就會產(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進行了測定。

　　

　　麥克萊希望再前進一步，并在威斯康星州里奇蘭成立了量子場公司，以發(fā)展自己的設想。他和另外一些科學家對卡西米爾效應產(chǎn)生的排斥力和吸引力進行了計算。麥克萊分析的重點不是金屬盤，而是微型金屬盒。麥克萊稱之為“空腔”。金屬盒的每個面均不超過1微米。實驗證明，卡西米爾力及其方向取決于空腔的形狀。他說：“如果一個空腔的形狀與比薩餅盒相同，那么對金屬盒兩個寬面的壓力會．使它們靠攏，但對兩個窄面的壓力會使它們互相分離。麥克萊發(fā)現(xiàn)，這種空腔最有趣的地方是它又長又薄，大小與一個大腸桿菌不相上下。這種空腔的一個重要特點是其中一個寬面處于完全平衡的狀態(tài)：內(nèi)向與外向真空壓力完全相等。不過，這是一種脆弱的平衡。這恰恰是它讓人感興趣的地方。

　　

　　麥克萊打算制造一個處于平衡狀態(tài)的一面（稱為盒蓋）可以自由移動的金屬盒。倘若盒蓋從平衡點向內(nèi)略微移動，空腔內(nèi)的真空壓力將下沉，盒蓋將進一步向內(nèi)收縮。倘若盒蓋向外移動，則結(jié)果正好相反，盒蓋向外擴張。由此產(chǎn)生的位移是非常小的，不到100毫微米。盒蓋將被吸附在一條微型彈簧上。因此。當盒蓋移動時，微型彈簧會被拉長或縮短，并且往往會返回原處。麥克萊希望，通過小心翼翼地使空腔的真空壓力和彈簧的彈性力保持平衡。并恰到好處地向盒蓋施放初始脈沖，他能夠制造出一個由卡西米爾力驅(qū)動的微型振蕩器。

　　

　　麥克萊打算分幾個步驟攻克這一難題�？ㄎ髅谞柵懦饬σ恢蔽幢粶y定，因此他的首要任務是看一看自己是否能完成此項工作。第二步是對形狀不同的空腔表面上的內(nèi)向力和外向力進行測定，觀察它們是否與預測值相符。如果一切順利，他將準備制造一個共振空腔。

　　

　　制造實驗性裝置的工作交給曾擔任微電子機械光學儀器公司的總裁和原子能工程師的羅德?克拉克來完成。該公司是一家制過微電子機械設備的公司。為了用硅制造出麥克萊的空腔，克拉克希望采用把傳統(tǒng)的平版蝕刻技術(shù)與淀積技術(shù)結(jié)合起來，這項技術(shù)過去用于制造集成電路。

　　

　　麥克萊和克拉克目前的計劃是，在基片上制造一排由數(shù)百空腔組成的無蓋空腔，然后制造一個以蓋住整排空腔的蓋盒。這個蓋盒將懸掛在整排空腔上方的彈簧上，并一點點移向蓋盒。最初蓋盒應保持不動，但當空腔靠近到足夠近的位置時，真空壓力差異會引起蓋盒移動，甚至可能產(chǎn)生振動。透過顯微鏡仔細觀察蓋盒的表面，可以測出蓋盒的位移，而且精確度極高。

　　

　　他倆希望在享受國家航空和宇航局資助的三年內(nèi)能制造出三代裝置。

　　

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.douzifanli.com/gaozhong/830484.html

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