從虛無中提取能量

能源是人類社會活動的基礎(chǔ)，隨著工業(yè)的發(fā)展，人類對能源的需求也日益增長。目前的能源絕大部分都是礦物燃料，如石油、煤和天然氣等。雖說燃料資源豐富，但總有用完的一天。到時候又拿什么作為“工業(yè)的血液”呢？按目前的消耗量，石油、天然氣最多只能維持半個世紀，煤炭也只能維持一二百年。核電燃料也只能支持幾百年。近乎用之不竭的風(fēng)能、水能、地?zé)帷⑻柲艿刃滦湍茉矗螂y以大規(guī)模使用，又顯得杯水車薪。人類面臨的能源危機日趨嚴重。

尋找新能源代替石油和煤炭等常規(guī)能源，成了一代代科學(xué)家的重要任務(wù)。近年來，科學(xué)家們終于找到了一種取之不盡、用之不絕的能源——真空。為什么一無所有的真空會是能源呢？首先讓我們來認識一下什么是真空。

真空不空

“真空”是一個古老而常新的物理學(xué)術(shù)語。從兩千多年前亞里士多德的著名論斷：“自然界厭惡真空”開始，“真空”一詞已經(jīng)在物理學(xué)中經(jīng)歷了兩千多年的歲月了。然而，它并沒有因古老而陳舊，相反的，隨著物理學(xué)的不斷發(fā)展，真空的概念得到不斷的演變，變得越來越新，也越來越復(fù)雜。

以前，人們頭腦中的真空是指什么都沒有的空間。倘若一個容器內(nèi)什么東西都沒有，甚至連電磁場都沒有，那么這個容器內(nèi)部便是真空。今天我們知道，真空實際上是能量最低的物質(zhì)形態(tài)，它不以粒子的形式出現(xiàn)，而是一種具有能量的場物質(zhì)。真空像是一個不安定的“粒子海洋”，它的能量起伏不定。當(dāng)某處的真空能量很大時，就會出現(xiàn)一些粒子或電磁波，隨后（瞬間的）這里的能量又會變得很低，這些剛產(chǎn)生的粒子或電磁波又消失得無影無蹤。早在1930 年，物理學(xué)家狄拉克就預(yù)言了高能量光子的碰撞能夠激發(fā)真空，使其產(chǎn)生電子和它的反粒子——正電子。后來物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，只要給真空能量，它就會給你粒子和它的反粒子。利用這一原理，歐洲核子中心于2002 年成功地制造了5 萬個反氫原子，用于研究反物質(zhì)。

真空除了能夠“生產(chǎn)”粒子以外，還具有力的效應(yīng)。1948 年，物理學(xué)家卡西米爾發(fā)現(xiàn)了兩塊金屬板靠得很近時會自發(fā)地互相靠攏，這就是來自真空的力量。真空具有力量的現(xiàn)象被稱為“卡西米爾效應(yīng)”。一些液體的流動現(xiàn)象、微小零件的變形等問題都與卡西米爾效應(yīng)有關(guān)。甚至，不少科學(xué)家認為，宇宙膨脹的原動力就是真空產(chǎn)生的。現(xiàn)在，真空不再是一個簡單的概念了。

既然真空具有力量，那么它必然具有能量——真空能。對真空能的開發(fā)研究，只是近十多年來的事情。

萬能之王

在20 世紀60 年代，科學(xué)家們設(shè)想在海水中提取氘（氫的同位素）作為核聚變的燃料，并且相信這是用之不完的能源。半個世紀過去了，這個設(shè)想還沒來得及實現(xiàn)，一個新的計劃又展開了：開發(fā)真空能。相對于核能，真空能具有多方面的優(yōu)點：所需的技術(shù)條件寬松，成本低廉，更重要的是無須考慮“燃料”問題。真空無處不在（即使在原子內(nèi)部，真空仍然是主體，電子和原子核只占了極小的部分），只要具有提取真空能的裝置，無論何時何地都能獲得能量。物理學(xué)家威廉·惠勒通過計算發(fā)現(xiàn)：真空能非常巨大，幾乎是無窮的——每立方厘米的真空具有10106焦耳的能量，這相當(dāng)于1096噸煤燃燒時釋放的能量。這個超級天文數(shù)字一方面表明了真空能是真正的取之不盡的能源，另一方面也消除了人們生怕“挖光”真空的疑慮。

由于理論認識的滯后，真空能不容易為科學(xué)界所接受。1989 年弗雷希曼和龐斯發(fā)現(xiàn)的“冷核聚變”一度被科學(xué)界所懷疑，雖然一開始便有人將之解釋為真空能的釋放現(xiàn)象，但是科學(xué)界還是推遲了十多年才接受這個觀點。1998 年，當(dāng)美國宇航局首次把開發(fā)真空能作為研究項目時，當(dāng)即就遭到了許多科學(xué)家的反對。直到最近10 年，真空能的開發(fā)工作才為科學(xué)界所認可。今天，科學(xué)家們放出豪言：“20 世紀是核能世紀，21 世紀將是真空能世紀。”

在真空能的開發(fā)歷程中，發(fā)明家們走在了理論家們的前頭。早在20 世紀80 年代，一些“違反能量守恒的動力裝置”就已經(jīng)進入了實用階段。那些裝置大部分都是電磁裝置，輸入1 份能量，能夠獲得大于1份的輸出能量（多出來的能量來自真空能）。不過，因為當(dāng)時的理論水平不足，很多發(fā)明者都不明白其中的原理，只是稀里糊涂地碰了個巧，說不出個所以然來。他們的專利不是被當(dāng)作偽科學(xué)，就是被錯誤地解釋了。今天，仍有諸如“造出打破能量守恒的永動機”一類的新聞。可見，公眾對真空能至今還是十分陌生的。對真空能的開發(fā)利用現(xiàn)在還處于起步階段。

真空能的利用，真正實現(xiàn)了一句話：又要馬兒跑，又要馬兒不吃草。現(xiàn)在提取真空能的裝置，可以做到輸入1 份能量，輸出20 份能量了（提取了19 份真空能）。真空能的提取率正日趨提高，專家預(yù)計在未來10 到20 年的時間內(nèi)可以建造出真空能發(fā)電廠。由于真空能是低廉的、無污染的，到時候，電、煤氣、石油、天然氣等能源都將大幅降價，繼而可以降低大部分市場產(chǎn)品的成本，老百姓們將受益無窮。而且，真空能的普及還可以舒緩環(huán)境問題，解決資源爭奪所引發(fā)的戰(zhàn)爭問題，對于人類的持續(xù)發(fā)展，這無疑是一個福音。可以毫不夸張地說，真空能將是繼普羅米修斯的火以后，人類得到的第二大禮物。