量子真空能量提取是什么谁能解释下

量子真空能量提取是什么谁能解释下
量子真空能量提取是什么谁能解释下

量子真空能量提取是什么谁能解释下
量子真空能量提取
发明背景
Max：Planck于1912年提出了零点能量的概念.这个想法随后在
1913年由Albet·Einstein和otto Stern进行研究,在1916年,Walther
Nernst提出宇宙充满了零点能量.现代的随机电动力学领域就是基于
这些想法.
同时,原子的结构和稳定性仍然是个谜.原子的卢瑟福模型是基
于对行星(电子)围绕太阳(原子核)的运动的分析.但是这是不可
行的.轨道运行的电子会发出拉莫尔射线,迅速地丧失能量并且因此
在小于一万亿分之一秒的时间尺度内螺旋进入原子核中,从而不可能
呈现出稳定的状态.如今在随机电动力学(sED)理论范围内已知的
是涉及吸收零点能量的一种可能的方案.Bover于l 975年证明最简单
的可能的原子和原子形态,即处于基态的氢原子,可能在经典卢瑟福
氢原子的恰当半径上处于拉莫尔辐射与零点能量吸收之间的平衡状
态.
由于这种解决方案在l 913年时还是未知的,所以Niels Bohr采用
了一种不同的方式,即简单地假定对于原子核中的电子来说仅有离散
能级是可用的.这种推理路线在20世纪20年代引起量子理论的发展.
经典零点能量的概念被遗忘了十年.但是,随着海森堡不确定性原理
的公式的出现,量子范围内的同样的概念在1927年重新出现.根据所
述原理,谐波振荡的最小能量的值为hf／2,其中h为普朗克常量,而
f为频率.因此不可能从振荡系统中去除这个最后的随机能量.
由于在量子理论中电磁场也必须被量子化,因此需要在量子振荡
器的特性与电磁场的波之间作比较.可以得出这样一个结论,即由频
率、传播方向和偏振状态构成的任何可能的电磁场模式的最小能量为
hf／2.通过场的所有可能的模式使这个能量倍增将引起电磁量子真空,
说明书第2／26页
其具有与：Planck,Einstein,Stern和Nernst十年前所研究的经典零
点能量相同的特性一能量密度和光谱.
涉及经典物理学加上附加的经典零点场的研究线路由Trevol·
Marshall和Timothy Boyer于1960年重新开启,并且将其命名为随
机电动力学(sED).SED提出了这样一个问题：ct在经典物理学的基
础上仅附加零点电磁场可以解释哪种量子特性、过程或定律”.两个早
期的成就是黑体光谱的(即不涉及量子物理学的)经典推导和对于发
出拉莫尔射线但是吸收零点辐射的氢原子中的经典轨道电子在经典波
尔半径上具有平衡轨道的发现.由Timothv’Boyer(1975)提出的对
于该问题的最初的解决方案被H．E．Puthoff(1 987)完善.他们的分
析将轨道电子当作谐振子加以处理.
这个结果经过Daniel Cole和Y．Zou的近期工作取得了较大的新
的进展,他们模拟了传统电子在氢核的真实库伦场中的轨道运行,并
且发现由于发射和吸收过程的随机特性,这种真实的电子自身会处于
与原子核相距一定距离的范围内,这与量子力学相符合.平均位置位
于正确的波尔半径上,但是实际的位置分布非常精确地复制了相应的
schrOdjnger方程的电子概率分布,在所述schrOdinger方程中,电子
被认为是由波动函数表示.(在sED表达式中,电子不是因为其为波
动函数而被“抹去”,而是因为作为点状微粒,其受到电磁量子真空漂
移的持续扰动.)
这种理论的明确的结论是由于存在拉莫尔射线与吸收之间的不平
衡,在与电子轨道运行相对应的频率下的电磁量子真空的减小将导致
轨道运行的衰减.
所述电磁量子真空能量谱与频率的立方成比例.如果真空能量在
电子的“正常’’轨道运行频率下被抑制,则将会导致电子向内螺旋进入
更高频率的轨道.这样,它随后将会由于能量谱随频率的立方增加从
而遭遇到与电磁量子真空能量谱的新的平衡位置.
如果如、Boyer,Puthoff,Cole和Zou的分析所显示的那样,所述
sED解释对于氢原子来说是正确的,则它同样必定可以应用于所有其
说明书第3／26页
它原子和它们的多电子结构中.在那种情况下,电子从激发态向低能
量状态的跃迁涉及从一个稳定轨道向另一个稳定轨道的迅速衰减,而
不是瞬时的量子跳跃.电子轨道的稳定性的基础的细节至今仍需要通
过sED理论确定,但是从单电子氢原子情形获得的逻辑归纳是很清晰
的：所有原子中的电子轨道必须通过发射与吸收之间的平衡确定,因
此要经过涉及在适当频率下的电磁零点场的模式抑制的修正.
据称,电子轨道的修正本质上是与原子中电子能级之间的自然跃
迁相同的过程,因此在这样的过程中释放出的能量可以以与普通跃迁
能量相同的方式捕获.
通过将原子移入微结构和从微结构中移出,所述微结构抑制电磁
量子真空的适当模式,可以完成从电磁量子真空中提取能量.这可以
通过微型卡西米尔(Casimir)空腔完成.
所述电磁量子真空作为能量的真实来源由氢原子中s级与p级之
间的兰姆移位、范德华力、阿哈拉诺夫．波姆效应和电子电流中的噪声
表示.
但是,电磁量子真空最重要的效应是卡西米尔力的存在,卡西米
尔力是平行的导电板之间的力,其可被解释为电磁量子真空能量的辐
射压力效应.具有导电壁的空腔中的电磁波由于与壁表面上的横向分
量边界条件有关而被约束为特定的波长.结果,实际上在平行板之间
的卡西米尔空腔中,将会抑制那些波长大于板间距的辐射模式.随后,
外部的电磁量子真空辐射的过压将所述板推在一起.作为一个问题(所
谓的“黏附”)以及一种可能的控制机构,在卡西米尔力方面存在有大
量的文献,并且所述力的真实性也已经从实验室试验发展到微电子机
械结构(MEMS)技术.
模式的排除不是在波长等于板间距d时突然出现的.模式抑制在
波长为d或更大时最强,但是同样当波长落在“阶梯"d／n之间时也会
开始出现模式抑制,并且随着n增加所述效应减小.我们提出使用在
这种方式中出现的对波长小于d时的部分模式抑制以能够应用具有最
大可用实际尺寸的卡西米尔空腔.
说明书第4／26页
研究者表示,当能量从零点能量中被“提取"时没有违背热力学定
律,这是因为能量仍然守恒并且也没有违背所述第二定律.Cole和
Puthoff实施并公布的热力学分析显示没有发生违背定律的情况.实际
上,Forwrad(1984)的思想实验示出了一种简单的但是非实际应用
的能量提取实验.
在对氢原子的随机电动力学(SED)解释中,基态被解释为实际
上相当于速度为c／137的典型的轨道运行电子.由于在经典电磁发射
与从电磁零点场的吸收之间的平衡,所述轨道在波尔半径处是稳定的.
这种观点由Boyer(1975)首次获得,随后由Puthoff(1987)提炼,
并且该观点由Cole和Zou(2003,2004)通过详细的模拟再次被加强,
该模拟论证了在这种解释中所述电子的随机运动再现了薛定谔波函数
的概率密度分布.注意,这种解释与量子力学的解释之间的一个明显
差异是在量子力学中,电子的l s状态被认为具有零角动量,而在sED
解释中,所述电子具有mcr／137=h／27_c的瞬间角动量.但是,Nickisch
的sED模拟显示出,正如在量子情形中由于轨道平面上的零点扰动一
样,时间平均角动量为零.因此,对足够“轨道”的这种“传统电子"的
均值将围绕原子核充满球形对称容积,其中所述原子核具有与薛定谔
波函数相同的径向概率密度和为零的净角动量,这完全符合量子特性.
在sED观点中,波尔半径为0．529A(埃).这意味着负责维持轨
道运行的零点辐射的波长为2六兀0．529六137=455A(0．0455微米).据称,
在卡西米尔空腔中零点辐射在这个波长上以及更短的波长上的抑制将
导致电子衰减到更低的能量状态,所述更低的能量状态由加速电荷的
典型发射与在九

由于在量子理论中电磁场也必须被量子化，因此需要在量子振荡
器的特性与电磁场的波之间作比较。可以得出这样一个结论，即由频
率、传播方向和偏振状态构成的任何可能的电磁场模式的最小能量为
hf／2。通过场的所有可能的模式使这个能量倍增将引起电磁量子真空，
说明书第2／26页
其具有与：Planck，Einstein，Stern和Nernst十年前所研究的经典零

全部展开

由于在量子理论中电磁场也必须被量子化，因此需要在量子振荡
器的特性与电磁场的波之间作比较。可以得出这样一个结论，即由频
率、传播方向和偏振状态构成的任何可能的电磁场模式的最小能量为
hf／2。通过场的所有可能的模式使这个能量倍增将引起电磁量子真空，
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其具有与：Planck，Einstein，Stern和Nernst十年前所研究的经典零
点能量相同的特性一能量密度和光谱。
涉及经典物理学加上附加的经典零点场的研究线路由Trevol·
Marshall和Timothy Boyer于1960年重新开启，并且将其命名为随
机电动力学(sED)。SED提出了这样一个问题：ct在经典物理学的基
础上仅附加零点电磁场可以解释哪种量子特性、过程或定律”。两个早
期的成就是黑体光谱的(即不涉及量子物理学的)经典推导和对于发
出拉莫尔射线但是吸收零点辐射的氢原子中的经典轨道电子在经典波
尔半径上具有平衡轨道的发现。由Timothv’Boyer(1975)提出的对
于该问题的最初的解决方案被H．E．Puthoff(1 987)完善。他们的分
析将轨道电子当作谐振子加以处理。
这个结果经过Daniel Cole和Y．Zou的近期工作取得了较大的新
的进展，他们模拟了传统电子在氢核的真实库伦场中的轨道运行，并
且发现由于发射和吸收过程的随机特性，这种真实的电子自身会处于
与原子核相距一定距离的范围内，这与量子力学相符合。平均位置位
于正确的波尔半径上，但是实际的位置分布非常精确地复制了相应的
schrOdjnger方程的电子概率分布，在所述schrOdinger方程中，电子
被认为是由波动函数表示。(在sED表达式中，电子不是因为其为波
动函数而被“抹去”，而是因为作为点状微粒，其受到电磁量子真空漂
移的持续扰动。)
这种理论的明确的结论是由于存在拉莫尔射线与吸收之间的不平
衡，在与电子轨道运行相对应的频率下的电磁量子真空的减小将导致
轨道运行的衰减。
所述电磁量子真空能量谱与频率的立方成比例。如果真空能量在
电子的“正常’’轨道运行频率下被抑制，则将会导致电子向内螺旋进入
更高频率的轨道。这样，它随后将会由于能量谱随频率的立方增加从
而遭遇到与电磁量子真空能量谱的新的平衡位置。
如果如、Boyer，Puthoff，Cole和Zou的分析所显示的那样，所述
sED解释对于氢原子来说是正确的，则它同样必定可以应用于所有其
说明书第3／26页
它原子和它们的多电子结构中。在那种情况下，电子从激发态向低能
量状态的跃迁涉及从一个稳定轨道向另一个稳定轨道的迅速衰减，而
不是瞬时的量子跳跃。电子轨道的稳定性的基础的细节至今仍需要通
过sED理论确定，但是从单电子氢原子情形获得的逻辑归纳是很清晰
的：所有原子中的电子轨道必须通过发射与吸收之间的平衡确定，因
此要经过涉及在适当频率下的电磁零点场的模式抑制的修正。
据称，电子轨道的修正本质上是与原子中电子能级之间的自然跃
迁相同的过程，因此在这样的过程中释放出的能量可以以与普通跃迁
能量相同的方式捕获。
通过将原子移入微结构和从微结构中移出，所述微结构抑制电磁
量子真空的适当模式，可以完成从电磁量子真空中提取能量。这可以
通过微型卡西米尔(Casimir)空腔完成。
所述电磁量子真空作为能量的真实来源由氢原子中s级与p级之
间的兰姆移位、范德华力、阿哈拉诺夫．波姆效应和电子电流中的噪声
表示。
但是，电磁量子真空最重要的效应是卡西米尔力的存在，卡西米
尔力是平行的导电板之间的力，其可被解释为电磁量子真空能量的辐
射压力效应。具有导电壁的空腔中的电磁波由于与壁表面上的横向分
量边界条件有关而被约束为特定的波长。结果，实际上在平行板之间
的卡西米尔空腔中，将会抑制那些波长大于板间距的辐射模式。随后，
外部的电磁量子真空辐射的过压将所述板推在一起。作为一个问题(所
谓的“黏附”)以及一种可能的控制机构，在卡西米尔力方面存在有大
量的文献，并且所述力的真实性也已经从实验室试验发展到微电子机
械结构(MEMS)技术。
模式的排除不是在波长等于板间距d时突然出现的。模式抑制在
波长为d或更大时最强，但是同样当波长落在“阶梯"d／n之间时也会
开始出现模式抑制，并且随着n增加所述效应减小。我们提出使用在
这种方式中出现的对波长小于d时的部分模式抑制以能够应用具有最
大可用实际尺寸的卡西米尔空腔。
说明书第4／26页
研究者表示，当能量从零点能量中被“提取"时没有违背热力学定
律，这是因为能量仍然守恒并且也没有违背所述第二定律。Cole和
Puthoff实施并公布的热力学分析显示没有发生违背定律的情况。实际
上，Forwrad(1984)的思想实验示出了一种简单的但是非实际应用
的能量提取实验。
在对氢原子的随机电动力学(SED)解释中，基态被解释为实际
上相当于速度为c／137的典型的轨道运行电子。由于在经典电磁发射
与从电磁零点场的吸收之间的平衡，所述轨道在波尔半径处是稳定的。
这种观点由Boyer(1975)首次获得，随后由Puthoff(1987)提炼，
并且该观点由Cole和Zou(2003，2004)通过详细的模拟再次被加强，
该模拟论证了在这种解释中所述电子的随机运动再现了薛定谔波函数
的概率密度分布。注意，这种解释与量子力学的解释之间的一个明显
差异是在量子力学中，电子的l s状态被认为具有零角动量，而在sED
解释中，所述电子具有mcr／137=h／27_c的瞬间角动量。但是，Nickisch
的sED模拟显示出，正如在量子情形中由于轨道平面上的零点扰动一
样，时间平均角动量为零。因此，对足够“轨道”的这种“传统电子"的
均值将围绕原子核充满球形对称容积，其中所述原子核具有与薛定谔
波函数相同的径向概率密度和为零的净角动量，这完全符合量子特性。
在sED观点中，波尔半径为0．529A(埃)。这意味着负责维持轨
道运行的零点辐射的波长为2六兀0．529六137=455A(0．0455微米)。据称，
在卡西米尔空腔中零点辐射在这个波长上以及更短的波长上的抑制将
导致电子衰减到更低的能量状态，所述更低的能量状态由加速电荷的
典型发射与在九<455A的零点辐射之间的新的平衡确定，其中九取决
于卡西米尔板间距d。注意，电子的所述量子概率密度的尾部(与Cole
和Zou的sED模拟相同)延伸到五个波尔半径之外，使得即使在或
许为0．1微米．0．2微米的相当长的波长上，也可以实现能量平衡中的
某些变化。
由于这个轨道的频率为6．6×10坫s～，因此无论电子被多么迅速地
射入卡西米尔空腔中，所述过程仍是轨道运行电子所经历的过程中的
说明书第5／26页
比较慢的一个。我们因此假设对新的次波尔(sub．Bohr)基态的衰减
将涉及热形式的能量的逐步释放，而不是突然的光辐射信号。
由于电子的结合能为13．6 eV，我们假设在这个过程中能量释放的
量为大约1至10 eV以将氢原子射入d=250A或205A左右(或许如上
所述的甚至更大的空腔)的卡西米尔空腔中。一旦脱离空腔，所述电
子将从零点场吸收能量并且被再次激励至其正常状态。所述过程中提
取的能量(热)在损失零点场的情况下获得，其在SED的解释中在整
个宇宙以光速流动。实际上我们在局部提取能量并全局地补充它。想
象一下从海洋中提取满管的水。是的，海洋由此正在被耗尽，但是并
没有随之发生实际的后果。
由于在标准温度和压力(STP)下自然存在的氢为双原子分子，
因此在将氢原子射入卡西米尔空腔中之前需要进行分解处理。我们避
免了上述复杂化并且通过与单原子(惰性)气体一起作用而利用了多
电子修正(multi．electron modification)，其中所述单原子气体同时具
有安全与廉价的优势。
我们利用自然存在的惰性气体有三个原因：
(1)不需要分解处理。
(2)更重的元素原子比氢原子大约大2至4倍，并且因此可以利
用并受到易于制造的更大的卡西米尔空腔的影响。
(3)更重的元素具有多个壳层电子，几个壳层电子可以同时受到
卡西米尔空腔中的零点辐射的减小的影响。
以下是潜在地适合的五种惰性气体：
He(Z=2，r=1．2A)
Ne(Z=1 0，r=1．3A)，
Ar(Z=l 8，r=1．6A)
Kr(Z=36，r=1．8A)
Xe(Z=54，r=2．05A)。
所有这些元素均包括ns电子。He具有两个ls电子。Ne具有各
两个l s和2s电子。Ar具有各两个1 s、2s和3s电子。Kr具有各两个
说明书第6／26页
1s、2s、3s和4s电子。xe具有各两个1s、2s、3s、4s和5s电子。
假设最外层电子完全被其它电子屏蔽(一种粗略的假设)，其轨道
速度被衡量为rJ佗(常用的开普勒周期的平方与长半径的立方成比
例)，因此九(与r／v成比例)将被衡量为r3陀。如果是在这种情况下，
则较大的半径r引2转移到对外部电子壳层的能量特性产生影响的更大
的卡西米尔空腔中。因此我们应当认为d=0．1微米(或是甚至大到一
微米)的卡西米尔空腔具有降低最外层的S电子对的能级的效果……
并且还可能对p电子和中间壳层s电子产生同样的影响。
有理由期待，0．1微米的卡西米尔空腔对每次射入这种空腔中的
He，Ne，Ar，Kr或xe可以产生1至1 0 ev的释放。
根据完成理论上的卡西米尔空腔计算的J0rdan Maclav的理论，
长圆筒形空腔导致在所述空腔上产生向内的力。在卡西米尔力的“模式
排除”的解释中，这表示直径为0．1微米的圆筒形空腔将产生理想的壳
层电子衰减以及随后的能量释放。
现在已经认识到，电磁量子真空场对于经典量子理论(Milonni
l 994)中的原子稳定来说是形式上所必需的。这个概念在物理学领域
被称为随机电动力学，其通过理论和模拟作为氢原子中的电子基态的
基础而被展示。经典波尔轨道由拉莫尔发射和从在sED理论中的电磁
量子真空的零点波动中的能量吸收之间的平衡来确定。随后，一旦抑
制适当的零点波动，所述平衡将会被打破，使得电子衰减到实际上通
常很难发现的更低的能量等级，并且在这个跃迁过程中释放能量。适
当尺寸的卡西米尔空腔能够实现这个零点波动抑制。卡西米尔空腔指
的是电磁模式被抑制或限制的任意区域。一旦进入这种适当设计的卡
西米尔空腔，电子能级将改变并且将释放能量。一旦从卡西米尔空腔
中脱离，所述电子将通过从周围环境的零点波动中吸收能量而回到其
通常状态。这能够以零点波动为代价实现能量提取循环。尽管还不能
在理论上加以证明，但是拉莫尔发射与从零点波动吸收的能量之间的
相似平衡必须成为所有原子的电子状态的基础，不仅是氢，从而允许
任一原子可被用作零点能量(与零点波动相关的能量)提取的催化剂。
200680056350．3
说明书第7／26页
相信还有一种类似的方法也可以作为分子键的基础，从而产生类似的
能量提取循环。
以下是涉及相关现象的专利的列举：
专牙lJ 5,018，180，Energy conVersion using high charge density(使
用高电荷密度的能量转换)，Kenneth R．Shoulders。它涉及火花放电
中的电荷簇的产生。它推测电荷的静电排斥通过类卡西米尔力在电荷
簇中被克服。这个发明没有涉及原子在卡西米尔空腔中的能量释放，
并且因此与本发明无关。
专利5,590,03 1， System for conVerting electromagnetic radiation
energy t0 electrical energy(将电磁辐射能转化为电能的系统)，
Fran klin B．Mead and Jack Nachamkin。这个发明不涉及原子在卡西
米尔空腔中的能量释放，并且因此与本发明无关。
专并Ij 6,477,028，Method and apparatus fOr energy extraction(能
量提取的方法和设备)，Fabrizi0 Pint0。提出改变影响卡西米尔力的
各种物理因素中的一个或多个，或者通过改变影响这种物理因素的各
种环境因素中的任意一个，因此呈现了卡西米尔力系统是不可逆的。
这个发明不涉及原子在卡西米尔空腔中的能量释放，并且因此与本发
明无关。
专并lj 6,593,566，Method and apparatus fOr energy extraction(能
量提取的方法和设备)，Fabrizi0 Pinto。基于粒子表面相互作用加速
或减速粒子的方法和设备。这个发明不涉及原子在卡西米尔空腔中的
能量释放，并且因此与本发明无关。
专利6,665，1 67，Method for energy extraction—I(能量提取方法
．I)，Fabrizio Pint0。与6,477,028类似。这个发明不涉及原子在卡西
米尔空腔中的能量释放，并且因此与本发明无关。
发明内容
本发明公开了一种系统，其被用于将可以在宇宙中的任意位置获
得的电磁量子真空的能量的一部分转化为热、电、机械能形式或其它
说明书第8／26页
动力形式的可用能量。这是利用由随机电动力学理论(SED)预测的
原子的电子结构的效应实现的。在SED理论范围中，预测了原子中的
电子能级由拉莫尔辐射与从电磁量子真空吸收辐射能量之间的平衡确
定。通过在适当频率下抑制电磁量子真空能量，可以使电子能级发生
改变，而这将导致能量发射或释放。这种能量的改变类似于当电子从
激发态向低能量态跃迁时光子的标准发射，但是只是在较长的时间尺
度上，并且所述改变是持续的而不是从一个能级向另一个能级的“跳
跃"。已知在卡西米尔空腔中将会发生电磁量子真空辐射的模式抑制。
卡西米尔空腔指的是电磁模式被抑制或限制的任意区域。当原子进入
合适的微型卡西米尔空腔中时，将会出现原子中的电子的轨道运行能
量的减少，对壳层电子来说这种效应最显著。这种能量将被本申请所
要求保护的设备捕获。一旦从这种微型卡西米尔空腔中脱离，所述原
子将会被周围的电磁量子真空再次供能。这样，能量从电磁量子真空
被局部地提取并且通过电磁量子真空被全局地补充。这个过程可以被
无限次地重复。这个过程同样符合能量守恒，其中所有可用能量通过
消耗电磁量子真空的能量而获得。本发明公开了系统的两个示例变型，
这两个变型在气体穿过一系列微型卡西米尔空腔的过程中允许多次提
取电磁量子真空能量，并且这两个变型以独立运行、再循环的方式进
行。通过对分子键作用可以产生相似的效果。所公开的设备在尺寸上
是可变化的，并且其能量输出的应用范围可以从替代小的电池到替代
电站大小的发电机。由于电子量子真空弥散在整个宇宙中，因此，从
电子量子真空中以本申请所要求保护的方式获取能量的设备将会是有
效的用之不竭的能量源。
附图说明
可以通过参考与以下简要描述的附图相结合的详细描述对本发明
加以理解。
图1为根据本发明的一组通道的示意图，其中每个通道包含多重
卡西米尔空腔；
说明书第9／26页
图2为根据本发明的用于将量子真空能量转化为局部可用能量的
系统的示意图；
图3为根据本发明的一批管道的示意图，其中每个管道包含多个
卡西米尔空腔；
图4A．4D为根据本发明的位于结合薄片中的卡西米尔通道的示意
图；
图5A．5C为根据本发明的用于使流体振荡穿过卡西米尔通道的设
备的示意图；
图6A和6B为根据本发明的用于转换卡西米尔空腔的壁的反射特
性的设备的示意图；
图7A和7B为根据本发明的卡西米尔空腔壁间隔设备的示意图；
图8为根据本发明的结合有不对称的卡西米尔空腔入口和出口的
设备的示意图。

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