Эфир или квантовый вакуум? Какая разница!
Под нулевой точкой подразумевается точка на температурной шкале Кельвина. Несколько витиеватое название указывает на то, что не учитываются явления, связанные тепловой энергией движения (колебания) частиц. Другими словами, это не вопрос термодинамики. Это вопрос квантовой физики.
Существование энергии нулевой точки прямо вытекает из принципа неопределённости Гейзенберга. Физический смысл в этом принципе усмотреть трудно – до тех пор, пока мы начнём говорить о флуктуациях энергии и появлении виртуальных частиц в квантовом вакууме. Их существование и влияние как раз и объясняет невозможность точно определить сопряжённые друг с другом параметры квантовых объектов.
Если же представить, что каждая материальная частица (скажем, ядро атома, электрон или небольшая молекула) постоянно обменивается энергией с квантовым вакуумом (раньше его называли эфиром) – то получает от него какую-то энергию, то отдаёт, тогда сумасшедшее поведение квантовых объектов становится вполне логичным. В частности, объясняется феномен туннельного эффекта (частица преодолевает потенциальный барьер, не имея необходимой для этого энергии). Это похоже на потребительский кредит в банке – одолжил деньги, которых не хватало, купил вожделенный автомобиль, вернул кредит. Вопрос о том, какой ссудный процент назначает квантовый вакуум, мы обсуждать не будем. Это из другой оперы.
Количество энергии, которое потенциально способен выдать квантовый вакуум, чрезвычайно велико. Говорят, что в объёме стакана (200 мл) хватит тепла, чтобы вскипятить все океаны Земли. Другое дело, что этот потенциал обычно остаётся нереализованным потому, что мы толком не умеем обращаться с чрезвычайно короткими флуктуациями полей и с отдельно взятыми частицами, тем более виртуальными. В прошлом столетии было придумано такое гипотетическое существо, как демон Максвелла, способный манипулировать отдельными частицами, а сегодня мы только учимся делать это сами в кубитах квантовых компьютеров.
Частица одалживает у квантового вакуума энергию на чрезвычайно короткое время, а сама она настолько мала, что задача извлечения бесплатной энергии из вакуума оказывается крайне непростой. Тем не менее, она решается. Самое время вспомнить эффект Казимира. Его суть (грубо) в том, что две параллельные проводящие пластины, находящиеся на крайне малом расстоянии (например, сто нанометров), притягиваются друг к другу. На пальцах эффект можно объяснить следующим образом. Энергия квантового вакуума имеет электромагнитную природу. То есть энергетические флуктуации в нём можно представить как возникающие то тут, то там электромагнитные возмущения, или волны разной длины. Проводящие пластины создают два экрана, которые не позволяют волнам длиной более ста нанометров существовать в промежутке между ними. Однако снаружи пластин такие волны по-прежнему образуются. Носители заряда на поверхности пластин (электроны, если это металл) реагируют на электромагнитные волны движением, преобразуя энергию колебаний в физическое давление. А поскольку между парой пластин волн меньше, чем снаружи, возникает некомпенсированная сила, прижимающая пластины друг к другу.
Что удивительно, если взять гипотетического наноперсонажа с наноманометром и запустить в вакуумную камеру с двумя пластинами, то на наружных сторонах пластин он намеряет нулевое давление, а на внутренних – отрицательное! Как с воздушным разряжением, когда отрицательное давление получается относительно равновесного (атмосферного) давления. Получается так, что плотность энергии квантового вакуума между двумя близкими друг к другу проводниками оказывается ниже средней плотности энергии квантового вакуума. Значит, можно говорить о локальной отрицательной плотности энергии. А это – ключ не только к генерации бесплатного электричества, но и к получению тяги без отбрасывания реактивной массы, то есть к варп-двигателю.
Возможно, читатель возразит: «Сближаясь, пластины выработают механическую энергию, но для того, чтобы привести систему в исходное состояние, нужно их снова развести, затратив ту же энергию. Законы сохранения не обмануть». На этот счёт отметим, что сила Казимира обосновывает способ извлечения энергии в принципе, а дальше – творческая задача для инженеров. Если, например, к моменту соприкосновения пластин сделать так, чтобы они потеряли проводимость (стали диэлектрическими), их можно будет развести без противодействия силе квантового вакуума.
Что касается получения нереактивной тяги, теория однозначно говорит: пластины не притягиваются друг к другу, как держащиеся за руки танцоры в свинге, а подталкиваются к центру сторонними силами. И эти силы можно «запрячь», внеся в квантовый вакуум асимметрию. То же самое касается магнитных взаимодействий. Магниты притягиваются не друг к другу, а к точке пространства между ними.
«Энергознание» уже рассказывало читателям об американском стартапе Casimir Space. (Смотрите нашу статью, щёлкнув здесь.) Его основатель Сонни Уайт, увлечённый идеей межзвёздных полётов, двадцать лет проработал в НАСА. А сегодня его стартап совершенствует технологию извлечения электрической энергии из квантового вакуума. Изобретённое Уайтом устройство будет изготавливаться по стандартной полупроводниковой технологии. На кремниевой пластине расположатся миллионы элементарных преобразователей. Соединённые параллельно для усиления тока и последовательно для повышения напряжения они образуют никогда не садящуюся батарею.
Сонни Уайт побывал в студии у популярного видеоблогера Джо Рогана, где рассказал о работе над необычным источником энергии. Взгляните сами, читатель.
Другие наши статьи для «чайников» вы найдёте, щёлкнув здесь, здесь, здесь и здесь.
Теги: просто о сложном, как извлечь энергию из эфира, твердотельный перпетуум мобиле, что такое квантовый вакуум и энергия нулевой точки, сила Казимира.
______________________________
Спасибо за ваши комментарии и лайки. Нам важно, что вы нас читаете.