零點能量
维基百科，自由的百科全书
物理中，零點能量(可簡稱零點能)是量子力學所描述的物理系統會有的最低能量，此時系統所處的態稱為基態；所有量子力學系統都有零點能量。這個辭彙起源於量子簡諧振子處在基態時，量子數為零的考量。
在量子場論中，這個辭彙和真空能量是等義詞，指的空無一物的空間仍有此一定能量存在，對一些系統可以造成擾動，並且導致一些量子電動力學會出現的現象，例如蘭姆位移與喀希米爾效應；它的效應可在奈米尺度的元件直接觀測的到。
在宇宙論中，真空能量被視為宇宙常數的來源，和造就了宇宙加速膨脹的暗能量相關。
因為零點能量是一系統可能持有的最低能量，因此此項能量是無法自系統移除。儘管如此，零點能量的概念以及自真空汲取「免費能量」的可能性引起了業餘發明者的注目——許多「永動機」或稱「免費能量裝置」等的偽科學提案都運用這項概念來解釋。這項熱潮以及相伴的趣味理論詮釋促成了大眾文化中「零點能量」概念的成長，常出現在科幻書刊、遊戲、電影等處。
目录 |
[编辑] 基礎物理
在古典物理中，系統能量是種相對性的描述，必須按照與某個特定給定狀態(常稱為「參考態」)的相對關係來定義才有意義。通常的設定是將靜止系統定為零能量，不過這種作法是任意性的。
在量子物理中，將能量與系統的漢密頓算符期望值做連結是很自然的作法。幾乎所有量子力學系統，此算符的最低可能期望值通常不為零；此值即稱為零點能量。
最小能量不為零的起源可以透過海森堡不確定原理來直觀了解。此原理指出一量子粒子的位置與動量不可以同時被無限精確地得知。如果粒子被限制在無限大的位能阱(勢阱，potential well)，則它的位置至少是部份清楚的——它必須在阱裡。因此可以推論：粒子在阱裡動量不能為零，否則不確定原理會被違反。又因為移動粒子的動能正比於速度平方，所以也不會是零。然而此例卻不能用到自由粒子上，自由粒子的動能值可以是零。
[编辑] 零點能量的各種形式
[编辑] 實驗證據
[编辑] 重力與宇宙學
[编辑] 「免費能量」裝置
[编辑] 相關條目
- 隨機電動力學
- 量子簡諧振子
- 真空能量
- 盎魯效應
