去年,乔丹·麦克莱得到了国家航空航天局为他研究真空能量提供的经费。他的研究项目是位于俄亥俄州克利夫兰的国家航空航天局格伦研究中心"突破性推进物理学"计划的一部分。该计划的目标是寻找有可能为航天器提供动力的新的推进方法。
大多数人认为,真空是空荡荡的。但是,量子电动力学理论认为没有比这种观点更加荒谬的了。实际上,真空中到处充满着称作"零点能"的电磁能,这正是麦克莱希望加以利用的能量。"零点"中的"零"指的是,如果把宇宙温度降低至绝对零度,部分能量就可能保留下来。麦克莱已经计算出,大小相当于一个质子的真空区所含的能量可能与整个宇宙中所有物质所含的能量一样多。
从理论上看,真空能量以粒子的形态出现,并不断以微小的规模形成和消失。在正常情况下,真空中充满着几乎各种波长的粒子,但如果使两个不带电的金属薄盘紧紧靠在一起,较长的波长就会被排除出去。接着,金属盘外的其他波就会产生一种往往使用它们相互聚拢的力,金属盘就越靠近,两者之间的吸引力就越强。这就是所谓的卡西米尔效应。
麦克莱分析的重点不是金属盘,而是微型金属盒,他称之为"空腔"。他发现,这种空腔的最有趣之处在于它又长又薄,大小与一个大肠杆菌不相上下。这种空腔的一个重要特点是,其中一个宽面处于完全平衡的状态:内向与外向真空压力完全相等。不过,这是一种脆弱的平衡。这恰恰是它让人感兴趣的地方。
麦克莱打算制造一个处于平衡状态的一面--称为盒盖--可自由移动的金属盒。倘若盒盖从平衡点向内略微移动,空腔内的真空压力将下沉,盒盖将进一步向内收缩。倘若盒盖向外移动,则结果正好相反,盒盖向外扩张。由此产生的位移是非常小的--不到100毫微米。盒盖将被吸附在一条微型弹簧上。因此,当盒盖移动时,微型弹簧会被拉长或缩小,并且往往会返回原处。
麦克莱和他的合作者克位克目前的计划是,在基片上制造一排由数百个空腔组成的无盖无腔,然后制造一个能盖住整排空腔的盖盒。这个盖盒将悬挂在整排空腔上方的弹簧上,并一点点移向盖盒。最初盖盒应保持不动,但当空腔靠近到足够近的位置时,真空压力差异会引起盖盒移动,甚至可能产生振动。
|