Энергия Нулевой Точки

Энергия Нулевой Точки. Филипп Ям с сайта TheInstitute For New Energy

Даром… Причина булькающей воды, ультразвуковых преобразователей, калориметров для измерения тепла, программного обеспечения для построения графиков данных и других технологических атрибутов — некоторые, по-видимому, разновидности заднего двора — внутри Института перспективных исследований в Остине, штат Техас.

Эту лабораторию не следует путать с одноименной, но гораздо более известной лабораторией в Принстоне, штат Нью-Джерси, где Альберт Эйнштейн и другие физики исследовали фундаментальные секреты пространства и времени. Тот в Остине назначен более скромно, но его цели не менее революционны. Исследователи здесь тестируют машины, которые, утверждают изобретатели, могут извлекать энергию из пустого пространства. 

Конечно, требования к машинам с постоянным движением и другим устройствам на бесплатной энергии все еще сохраняются, даже если они неизбежно нарушают хотя бы один закон термодинамики.Однако энергия в вакууме очень реальна. Согласно современной физике, вакуум не карман пустоты. Он перемешивается с невидимой активностью даже при абсолютном нуле, температуре, определяемой как точка, в которой прекращается движение всех молекул. 

Точно, сколько «энергии нулевой точки» находится в вакууме, неизвестно. Некоторые космологи предполагают, что в начале Вселенной, когда условия повсюду были больше похожи на условия внутри черной дыры, энергия вакуума была высокой и, возможно, даже спровоцировала большой взрыв. Сегодня уровень энергии должен быть ниже. Но для некоторых оптимистов богатый запас все еще ждет, если бы мы только знали, как его использовать.

Эти сторонники индивидуального подхода постулировали, что энергия нулевой точки может объяснить «холодный синтез», инерцию и другие явления и может когда-нибудь послужить панорамой системы «отрицательной массы» для приведения в движение космического корабля.Энергия Нулевой Точки

В интервью, записанном на пленку для Scientific American Frontiers PBS, которое вышло в эфир в ноябре, Гарольд Э. Путхофф , директор Института перспективных исследований, заметил:

«Для шовинистов в этой области, таких как мы, мы считаем, что 21-й век мог бы стать веком нулевой энергии».

Это тщеславие не разделяется большинством физиков; некоторые даже расценивают такой оптимизм как лженауку, которая может вывести средства из законных исследований. Традиционное мнение состоит в том, что энергия в вакууме ничтожна.

На самом деле, будь он бесконечным, природа вселенной была бы совершенно иной: вы не могли бы видеть прямую линию за пределами нескольких километров.

«В вакууме есть какая-то загадка», — отмечает Питер Милонни, физик из Лос-Аламосской национальной лаборатории, который в 1994 году написал текст на эту тему под названием «Квантовый вакуум». «Нужно быть очень осторожным, принимая концепцию слишком наивно».

Стив К. Ламоро , также в Лос-Аламосе, более резок: «Сообщество с нулевой энергией успешнее в рекламе и саморекламе, чем в проведении добросовестных научных исследований». 

[Изображение виртуальной частицы и виртуальной античастицы.] 

Квантовые колебания, рябь, которые составляют основу энергии в вакууме, пронизывают ткань пространства и времени. 

Понятие энергии нулевой точки происходит от хорошо известной идеи в квантовой механике, науки, которая объясняет поведение частиц вблизи размера атома. В частности, энергия нулевого значения вытекает из принципа неопределенности Гейзенберга, который ограничивает точность измерений.
Энергия Нулевой Точки

Немецкий физик Вернер Гейзенберг определил в 1927 году, что невозможно изучить как положение, так и импульс частицы с некоторой высокой степенью точности: если положение известно совершенно, то импульс совершенно неизвестен, и наоборот.

Вот почему в абсолютном нуле частица все еще должна шататься: если бы она находилась в полной остановке, ее импульс и положение были бы известны точно и одновременно, что нарушало бы принцип неопределенности. 

Энергия и неопределенность 

Подобно положению и импульсу, энергия L и время также подчиняются правилу Гейзенберга.

Следовательно, остаточная энергия должна существовать в пустом пространстве: чтобы быть уверенным в том, что энергия равна нулю, нужно будет измерять энергию в этом объеме пространства навсегда. И учитывая эквивалентность массы и энергии, выраженную E = mc ² Эйнштейна, энергия вакуума должна быть способной создавать частицы. Они вспыхивают на короткое время и истекают через интервал, продиктованный принципом неопределенности. 

Эта энергия нулевой точки (которая исходит от всех типов силовых полей — электромагнитных, гравитационных и ядерных) дает о себе знать несколькими способами, большинство из которых очевидны только для физика. Одним из них является сдвиг Лэмба, который относится к небольшому изменению частоты света, излучаемого возбужденным атомом. Другой — это особый вид неизбежного шума низкого уровня, который регистрируется в электронном и оптическом оборудовании. 

Возможно, самый драматический пример — эффект Казимира. В 1948 году голландский физик Х.Б.Г. Казимир подсчитал, что две металлические пластины, расположенные достаточно близко друг к другу, будут слегка притягивать друг друга. Причина в том, что узкое расстояние между пластинами позволяет только небольшим высокочастотным электромагнитным «модам» вакуумной энергии сжиматься между ними.

Пластины блокируют большинство других, более крупных мод. В некотором смысле каждая пластина действует как крыло самолета, которое создает низкое давление с одной стороны и высокое давление с другой. Разница в силе сбивает пластины друг к другу. 

Находясь в Вашингтонском университете, Ламоро провел самое точное измерение эффекта Казимира. При помощи своего ученика Дэва Сена Ламоро использовал покрытые золотом кварцевые поверхности в качестве своих тарелок. Одна пластинка была прикреплена к концу чувствительного торсионного маятника; если бы эта пластинка двигалась навстречу другой, маятник крутился бы. Лазер может измерить скручивание маятника с точностью до 0,1 мкм.
Энергия Нулевой Точки

Ток, приложенный к пачке пьезоэлектрических компонентов, перемещал одну пластину Казимира; электронная система обратной связи противодействовала этому движению, сохраняя маятник неподвижным. Эффекты нулевой энергии проявились как изменения количества тока, необходимого для поддержания положения маятника.

Lamoreaux обнаружил, что пластины генерировали около 100 микродин (один наноньютон) силы.

Это «соответствует весу кровяных клеток в гравитационном поле Земли», утверждает Ламоро.

Результат находится в пределах 5 процентов от прогноза Казимира для этого конкретного разделения пластины и геометрии. 

[Изображение виртуальных частиц, исчезающих во внутреннем времени ч / (4 * Пи).] 

ВИРТУАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ могут спонтанно вспыхивать из энергии квантовых флуктуаций.

Частицы, которые возникают как двойники вещества-антивещества, могут взаимодействовать, но должны, в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга, исчезать в интервале, заданном постоянной Планка h. 

Ноль для устройств с нулевой точкой 

Демонстрация существования энергии нулевой точки — это одно; добыча полезных сумм это другое. Институт Путхоффа, который он сравнивает с мини-бюро стандартов, исследовал около 10 устройств за последние 10 лет и не нашел ничего работоспособного. 

Один изобретатель, чей российский изобретатель утверждал, что может производить киловатты избыточного тепла, предположительно основывался на сонолюминесценции , преобразовании звука в свет.Бомбардировка воды звуком для создания пузырьков воздуха может при правильных условиях привести к образованию пузырьков, которые разрушаются и испускают вспышки света. Традиционное мышление объясняет сонолюминесценцию в виде ударной волны, возникающей внутри коллапсирующего пузыря, которая нагревает внутреннюю часть до точки вспышки. 

Вслед за работой покойного нобелиста Джулиана Швингера , несколько работников называют причину энергией с нулевой точкой. По существу, поверхность пузыря должна действовать как силовые пластины Казимира; По мере того как пузырь сжимается, он начинает исключать большие моды энергии вакуума, которая преобразуется в свет. Несмотря на эту теорию, Путхофф и его коллега Скотт Литтл протестировали устройство и несколько раз меняли детали, но никогда не находили избыточной энергии. 

Путхофф считает, что атомы, а не пузыри, предлагают лучший подход. Его идея основывается на недоказанной гипотезе: эта энергия с нулевой точкой — это то, что удерживает электроны в атоме, вращающемся вокруг ядра. В классической физике циркулирующие заряды, подобные орбитальному электрону, теряют энергию из-за излучения; то, что удерживает электрон вокруг ядра, для Путхоффа — это энергия нулевой точки, которую электрон непрерывно поглощает. (Квантовая механика в первоначальном виде просто утверждает, что электрон в атоме должен обладать некоторой минимальной энергией основного состояния.) 

Физики продемонстрировали, что достаточно маленькая полость может подавить естественный наклон захваченной, возбужденной частицы, чтобы отдать некоторую энергию и перейти в состояние с более низкой энергией [см. « Квантовая электродинамика резонатора », Серж Гарош и Жан-Мишель Раймонд ; НАУЧНЫЙ АМЕРИКАН, апрель 1993 г.]. По существу, полость настолько мала, что может исключить некоторые низкочастотные вакуумные флуктуации, которые необходимы возбужденному атому для излучения света и падения до более низкого энергетического уровня. Фактически полость контролирует колебания вакуума. 

При правильных обстоятельствах, объясняет Путхофф, можно эффективно манипулировать вакуумом, чтобы появилось новое, более низкое основное состояние. Электрон тогда упадет в нижнее основное состояние — фактически, атом станет меньше — и откажется от некоторой энергии в процессе. «Это означает, что водород или дейтерий, впрыскиваемый в полости, может производить избыточную энергию», — говорит Путхофф. Эта возможность может объяснить эксперименты с холодным синтезом, отмечает он, — другими словами, случайные положительные результаты, о которых сообщается в тестах с холодным синтезом, действительно могут быть индикаторами энергии нулевой точки (а не, как можно предположить, желаемого мышления). 

[Изображение пьезоэлектрической батареи в подвешенном устройстве для измерения эффекта Казимира.] 

[Изображение вакуумных колебаний, протекающих между плитами Казимира.] 

Однако работа в квантовой электродинамике резонатора сама по себе является экспериментально сложной задачей, поэтому неясно, насколько практичным может быть энергоснабжение от «сокращающихся атомов».

Институт Остина тестирует устройство, которое можно интерпретировать как манипулирование вакуумом, хотя Puthoff отказывается предоставлять подробности, ссылаясь на собственные соглашения о неразглашении с разработчиками. 
Энергия Нулевой Точки

Сколько в Ничто? 

В основе этих попыток задействовать вакуум лежит предположение, что в пустом пространстве содержится достаточно энергии, чтобы его можно было использовать.

Учитывая только колебания электромагнитной силы, математика квантовой механики предполагает, что любой данный объем пустого пространства может содержать бесконечное количество частот вакуумной энергии — и, следовательно, бесконечный запас энергии. (Это даже не учитывает вклады других сил.) Согласно шовинистам с нулевой энергией, это море энергии в значительной степени невидимо для нас, потому что оно совершенно однородно, бомбардируя нас со всех сторон, так что чистая сила, действующая на любое объект ноль. 

Но то, что уравнения создают бесконечность, не означает, что бесконечность существует в каком-либо практическом смысле. Фактически, физики довольно часто «перенормируют» уравнения, чтобы избавиться от бесконечностей, чтобы они могли приписать физический смысл своим числам. Примером является вычисление массы электрона из теоретических принципов, что по номинальной стоимости приводит к нереальной бесконечной массе.

Такой же вид математической ловкости рук может потребоваться для расчетов энергии вакуума.

«Каким-то образом представление о том, что энергия бесконечна, слишком наивно», — говорит Милонни.

На самом деле, несколько признаков указывают на то, что количество энергии в вакууме не стоит упоминать. Можно предположить, что эксперимент Ламоро извлек 10 ^ -15 джоулей.

Это ничтожное количество может показаться невероятным свидетельством того, что из пустого пространства можно извлечь не так много. Но Путхофф возражает, что пластины Казимира являются макроскопическими объектами. Для практического извлечения энергии нужно много пластин, скажем, около 10 ^ 23 из них. Это могло бы быть возможно с системами, которые полагаются на маленькие частицы, такие как атомы.

«То, что вы теряете в энергии за взаимодействие, вы выигрываете в количестве взаимодействий»; он утверждает.

Милонни отвечает, отмечая, что сами пластины Ламоро состоят из атомов, так что в действительности было задействовано 10 23 частиц. Низкий результат Казимира, по его данным, по-прежнему указывает на то, что пластины должны быть длиной в километры, чтобы произвести даже килограмм силы. Кроме того, Милонни говорит, что извлечение энергии из пластин, соединяющихся вместе, обходится дорого: «Вы также должны раздвинуть пластины. 

Еще один аргумент в пользу крошечной энергии вакуума заключается в том, что структура пространства и времени, хотя и слегка изогнутая вблизи объектов, в целом довольно плоская. Нарисуйте треугольник в пространстве, и сумма его углов равна 180 градусам, как на плоском листе бумаги. (Углы треугольника на сфере, наоборот, составляют более 180 градусов.) Поскольку энергия эквивалентна веществу, а материя создает гравитационную силу, космологи ожидают, что богатый энергией вакуум создаст сильное гравитационное поле, которое искажает пространство и время, как это видно сегодня.
Энергия Нулевой Точки

Вся вселенная будет развиваться по-другому.

КАЗИМИР-ЭФФЕКТ — движение двух параллельных пластин из-за квантовых флуктуаций в вакууме. Пластины настолько дозируются вместе, что между ними помещаются только небольшие колебания;большие режимы исключены (выше).

Они оказывают общее усилие, большее, чем сила меньших мод, и, следовательно, толкают пластины вместе. Эффект наблюдался Стивом К. Ламоро, который сейчас находится в Лос-Аламосской национальной лаборатории, который использовал торсионный маятник (слева). Ток, приложенный к пьезоэлектрическому стеку, пытался переместить пластину Казимира на маятник; пластины компенсатора неподвижно удерживали маятник.

Напряжение, необходимое для предотвращения любого скручивания, служило мерой эффекта Казимира. 

ZERO-POINT ENERGY предположительно постукивали машиной, в которой использовались ультразвуковые пузырьки (справа). Такие устройства тестируются Гарольдом Э. Путхоффом (ниже), директором Института перспективных исследований в Остине, штат Техас. До сих пор не найдено ни одного устройства, которое могло бы дать чистый прирост энергии. 

Этот аргумент связан с космологической постоянной, концепцией, которую сначала разработал Эйнштейн, а затем отбросил. В уравнениях, описывающих состояние вселенной, космологическая постоянная, которая включает в себя энергию нулевого значения, является в некотором смысле термином, который может противодействовать гравитации. Астрономические наблюдения показывают, что константа должна быть почти нулевой. Следовательно, если энергия вакуума действительно велика, то некоторая другая сила, которая вносит вклад в постоянную, должна смещать ее.

И, как отмечает физик Стивен Вайнберг из Университета Техаса в своей книге «Сны окончательной теории» 1992 года, это смещение кажется неестественным: вычисления, обходящие бесконечность, дают энергию вакуума на 120 порядков больше, чем почти нулевое значение космологической постоянной , так что другая сила должна быть противоположна, но идентична по величине энергии вакуума с точностью до 120 знаков после запятой. 

Путхофф отвечает, что связь между космологической постоянной и энергией нулевой точки является более сложной, чем это часто осознают. «Очевидно, что проблема нулевой энергии и космологическая постоянная, хотя и связаны, действительно разные проблемы», — утверждает Путхофф, отмечая, что предсказания квантовой механики снова и снова подтверждаются и что вместо этого в мышлении космологов все еще чего-то не хватает. 

Такие разногласия в науке не являются необычными, особенно если учесть, что на самом деле мало известно об энергии нулевой точки. Но те потенциальные полезные магнаты, которые думают, что использование энергии нулевой точки является достойным занятием, раздражают некоторых ведущих ученых.

«Я был довольно встревожен вниманием сообщества, которое я считаю куком», — говорит Ламоро о своем статусе знаменитости среди поклонников с нулевой точкой после публикации своего результата с эффектом Казимира. «Это упрощает и злоупотребляет моей работой».

Более неприятно, однако, что эти «псевдоученые обеспечивают финансирование, возможно, государственное, для продолжения своих исследований», — утверждает он.
Энергия Нулевой Точки

Институт Путхоффа получает немного государственных денег, но большую часть средств получает по контрактам с частными фирмами.

Другие более явно поддерживаются государственными деньгами. В августе этого года Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства выступило спонсором совещания под названием «Семинар по физике прорывных движителей». По мнению участников, энергия нулевой точки стала первоочередной задачей среди тех, кто пытается выяснить, какие «прорывы» следует преследовать. 

Применение движителя зависит от предположений, выдвинутых в 1994 году Путхоффом, Бернхардом Хайшем из Исследовательской лаборатории Локхид Пале-Альто и Альфонсо Руэда из Калифорнийского государственного университета в Лонг-Бич. Они предположили, что инерция — сопротивление, которое объекты создают, когда они ускоряются, — проистекает из эффектов сопротивления при перемещении через поле нулевой точки.

Так как полем нулевой точки можно манипулировать в квантовых экспериментах, по причинам Путхоффа, должна быть возможность уменьшить инерцию объекта и, следовательно, для ракеты уменьшить топливную нагрузку. Путхофф и его коллеги пытаются доказать эту гипотезу инерционного происхождения — чувствительный маятник должен быть в состоянии обнаружить «след» нулевой энергии, оставленный движущимся объектом, — но Путхофф говорит, что им не удалось изолировать их Система достаточно хорошо, чтобы сделать это. 

Более обычные ученые осудили направление средств НАСА на собрание, где отсутствовала настоящая наука.

«Мы почти не говорили о физике» этих предложений, — пожаловался Милонни, добавив, что во время одной из секционных сессий «один парень говорил об астральной проекции».

Конечно, должны быть места для далеко идущих, потенциально революционных идей, но не за счет твердой науки.

«Нужно сохранять непредвзятость, но концепции, которые я видел до сих пор, нарушали бы сохранение энергии», — заключает Милонни.

При подборе схем с нулевой энергией может быть лучше иметь в виду старого предостерегающего императора: если это звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, это, вероятно, так и есть.
Энергия Нулевой Точки