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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 交叉学科 » 两个平行的金属板在卡西米尔力的作用下靠近时，真空能做功么？
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jugengfans

金虫 (正式写手)
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20楼: Originally posted by ssawee at 2012-05-17 07:46:16:
真空造成两个板吸引，但是你要利用这个能量还要自己吧两个板拉开，
重力让东西往下掉，引力也可以做功，为什么不利用？

“引力也可以做功，为什么不利用?”
谁说没利用了？利用重力势能的还少么？
做功意味着能量转换，一切的能量转换都可以利用。
只不过在其它相互作用中，利用的都是自身的势能。而在卡西米尔力做功的情况下，（特别是在1um到1nm，卡西米尔力是所有力中最强的）系统自身的势能没有很大的改变(LJ势，电势，引力势能)，而是真空给了它额外的能量。系统自身势能（特别是电势）的变化会引起哈密跟量的变化，而影响其电子结构。而卡西米尔力做功不改变材料的性质。
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21楼2012-05-17 16:39:58
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jugengfans

金虫 (正式写手)
送鲜花一朵
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19楼: Originally posted by walk1997 at 2012-05-17 06:11:40:
耦合常数就是 e^2/4pi  (e是电子电荷)
传统的卡西米尔力理论计算(认为真空零点能导致卡西米尔力)
其结果和耦合常数无关的
但是Jaffe认为耦合常数是0的时 就没卡西米尔力
耦合常数无穷大的时候 则给出传统 ...

了解了，呵呵！DFT出身，场论这边不是很熟悉。有空自学一下！
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22楼2012-05-17 17:01:44
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jugengfans

金虫 (正式写手)
另外一个问题，真空既然是虚粒子的海洋，有基态，有零点能，广义相对论里面质能等效，质量让空间弯曲，那么真空会让空间弯曲么？如果真空能变化，等效质量发生变化，那么对其余东西的引力会不会减小呢？
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23楼2012-05-17 17:09:13
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walk1997

金虫 (著名写手)
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23楼: Originally posted by jugengfans at 2012-05-17 17:09:13:
另外一个问题，真空既然是虚粒子的海洋，有基态，有零点能，广义相对论里面质能等效，质量让空间弯曲，那么真空会让空间弯曲么？如果真空能变化，等效质量发生变化，那么对其余东西的引力会不会减小呢？

我是觉得不能把 真空看成是虚粒子的海洋之类的看法
虚粒子只是一个非物理的描述手段  
真空就是基态 (不是有基态吧?)
零点能指的应该是体系的基本的固有的能量  
真空的时候 其他能量为0(大部分情况下能量最低 就去为0) 这个零点能就是真空的能量了 但是这个能量在量子场论中是无穷大
一般用正规乘积把它直接去掉 不认为它有任何的物理意义
(在卡西米尔效应中 传统的认为这一零点能有意义 我个人还真感觉这似乎和传统量子场论有些不协调 把卡西米尔效应看成是种剩余相互作用 可能更好......不知道专业人士是怎么看的....)
它对广义相对论的影响 应该都不清楚吧
因为引力的量子理论谁也不知道是什么样
另外 这个零点能和引力中的宇宙学常数应该也没关系 量级差别太大
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24楼2012-05-18 10:24:14
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jugengfans

金虫 (正式写手)
引用回帖:
24楼: Originally posted by walk1997 at 2012-05-18 10:24:14:
我是觉得不能把 真空看成是虚粒子的海洋之类的看法
虚粒子只是一个非物理的描述手段  
真空就是基态 (不是有基态吧?)
零点能指的应该是体系的基本的固有的能量  
真空的时候 其他能量为0(大部分情况下能量最 ...

被和谐三次了。也不知道有什么敏感词。郁闷
虚粒子海被2011年nature试验证实，一个镜子高速运动传递给虚光子能量，然后就可以把虚光子变成实际光子。
链接不给了，科学网上有。
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美国物理学家组织网11月17日报道，瑞典查尔姆斯理工大学的科学家在真空中捕获到了不断出现和消失的光子，成功将虚拟光子转变成真实光子，制成了可测量的光，首次观测到40多年前就曾被预言的动力学卡西米尔效应，即平行金属板在辐射场真空态中存在吸引力的现象。相关研究结果发表在最新一期《自然》杂志上。

实验基于一个违反常规的量子力学重要原则：真空并不“真空”，实际上，真空中充满了各种不断波动的粒子。它们出现后却又在瞬间消失，因此常被称为虚拟粒子。物理学家摩尔早在上世纪70年代就曾预言，虚拟光子转变成真实光子的现象将会发生。他认为，如果虚拟光子能从镜子上反弹起来，而镜子是以近乎光速的速度移动，上述情况就会发生。

由于镜子不可能移动得如此之快，科研人员采用另一种方法实现了相同效应：通过改变到达超导电路的电距离，起到微波的镜面作用，而非改变到达镜子的物理距离。这个“镜子”名为超导量子干涉器(SQUID)，其由量子电子元件构成，对磁场极其敏感。通过每秒数十亿次改变磁场的方向，可使“镜子”的振动速度达到光速的25%。镜子也会将自身部分动能转移给虚拟光子，这将促使它们突然出现。实验结果显示，光子会在真空中成对出现，科学家能够以微波辐射的形式对其进行测量，构建出确实具有相同特性的射线，如同量子理论所述。

科研人员表示，光子出现的原因在于其自身缺少质量，因此，激发出它们的虚拟状态需要较少的能量。原则上来说，还可以在真空中创造出其他粒子，例如电子或质子等，但这需要更多的能量。

成对光子的研究成果或可用于量子计算机等相关量子信息研究领域。然而，此次实验的主要价值在于增进人们对于基础物理概念的了解，比如真空波动，即真空中瞬间出现并消失的虚拟粒子等。通常认为，真空波动与“暗能量”可能有关联，促进了宇宙膨胀的加速，而这种加速已通过今年的诺贝尔物理学奖获得了确认。
——————————————————————————————————————


当然也可能是一种等效的说法，如电磁学中把感生电场等效为像电荷，又如霍金辐射，在真空中生成的虚粒子对中的一个被黑洞视界吃掉，而另一个逃逸了出来
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25楼2012-05-18 22:31:09
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jugengfans

金虫 (正式写手)
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24楼: Originally posted by walk1997 at 2012-05-18 10:24:14:
我是觉得不能把 真空看成是虚粒子的海洋之类的看法
虚粒子只是一个非物理的描述手段  
真空就是基态 (不是有基态吧?)
零点能指的应该是体系的基本的固有的能量  
真空的时候 其他能量为0(大部分情况下能量最 ...

关于真空能是不是无穷，在环球科学2009年第五期牛津大学的宇宙学家蒂莫西·克利夫顿和佩得罗·G·费雷拉撰文中，指出根据量子场论真空的能量为目前根据观测得出的暗能量密度的10^120倍，因此被排除（问题是这个怎么得到非无穷的值的，是重整化还是什么）。
http://www.huanqiukexue.com/html ... 09/0508/4162_2.html
然而，在李淼的文章中，又说在特定情况下，零点能具有与暗能量相似的某些特征。
http://www.huanqiukexue.com/html ... 012/0517/21584.html
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26楼2012-05-18 22:36:49
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jugengfans

金虫 (正式写手)
jugengfans: 回帖置顶 2012-05-21 07:47:05
最后一个问题，在石墨片这样的片层结构表面，存不存在卡西米尔力？
卡西米尔引力力的产生要求金属板都是金属的（卡西米尔斥力不一样，其实道理应该一样，都是真空场的虚粒子辐射压差异），那对这个薄层的厚度有没有限制？单原子层的金属层可以作为金属板，提供相同的边界条件么。那这么说表面的石墨片应该具有比体相中更紧密的间距和吸附能。
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27楼2012-05-18 22:42:49
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walk1997

金虫 (著名写手)
呵呵  不管怎么说  特别不喜欢乱用虚粒子这样的概念
按照这样的图像的话 不知道是不是该把 "鬼场"也看成是物理的东西
从来观测到的是物理的粒子 至于这物理的粒子是从"虚粒子"转变过来的 还是怎么来的 这不是物理的 或者说 不是唯一的解释图像
在物理中 有时候不得不借助于非物理的概念来描述
这不知道该算是什么样情况 该怎么理解?
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28楼2012-05-19 00:46:06
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jugengfans

金虫 (正式写手)
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28楼: Originally posted by walk1997 at 2012-05-19 00:46:06:
呵呵  不管怎么说  特别不喜欢乱用虚粒子这样的概念
按照这样的图像的话 不知道是不是该把 "鬼场"也看成是物理的东西
从来观测到的是物理的粒子 至于这物理的粒子是从"虚粒子"转变过来的  ...

是啊。一种东西多种等效的理解方法。。。这个我是搞不懂了，还是留给你们做理论的吧
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29楼2012-05-19 02:20:16
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jugengfans

金虫 (正式写手)
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28楼: Originally posted by walk1997 at 2012-05-19 00:46:06:
呵呵  不管怎么说  特别不喜欢乱用虚粒子这样的概念
按照这样的图像的话 不知道是不是该把 "鬼场"也看成是物理的东西
从来观测到的是物理的粒子 至于这物理的粒子是从"虚粒子"转变过来的  ...

而且什么是实在，这个确实很难说清。
如EPR中的纠缠态里，两个粒子或光子的自旋或偏振态的关联是非定域的，波函数的塌缩是瞬间的。那么在未塌缩前，这个纠缠态的实体是个什么东西？

如实际的光子是实在的么？我们认为它存在，还不是通过它与其它物质的相互作用得知嘛~ 那和探索真空中的虚粒子会对运动的物质产生影响，从而确定真空中的虚粒子的性质又有何不同呢？此外，对于暗物质，暗能量的假说不也是从此而来么？

我现在的问题是，如果不借助QED中的真空虚粒子模型(QED的真空，貌似就是这样的http://en.wikipedia.org/wiki/QED_vacuum)，是不是也可以有其它方式把这个卡西米尔现象，还有上述实验，兰姆移位等现象做出解释（比如你所说的根据Je）。如果可以的话，我愿意根据奥卡姆剃刀原则，抛弃一个无法给出任何新预测（或者与传统理论不符的预测）的假设。
另外发现，不同的场论中有不同的真空定义，晕了。到底什么是实在啊！！！唉！一头雾水
http://en.wikipedia.org/wiki/QCD_vacuum
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30楼2012-05-19 03:18:02
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