描绘粒子之间量子纠缠的插图。信用：ATLAS 实验

时空的结构中充满了振动的量子场，称为真空能。它就在那里，我们目光所及之处。但我们能从中得到什么吗？

我们甚至可以计算出这种真空能量的强度。当我们应用量子力学规则来确定场在孤立的情况下振动了多少时，我们会得到......无限。没错，有无限量的能量充满了每一点时空。这是因为这些场可以具有的振动量没有限制。小振动、中振动和大振动都同时发生在每个量子场中。

等等，等等——这些场怎么可能有无限的能量，但仍然有更多的能量来产生粒子呢？要回答这个问题，我们可以求助于荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔 （Hendrik Casimir） 设计的一个聪明的实验。

如果你拿两块金属板真的、非常紧密地粘在一起，那么这些板之间的量子场必须以某种方式表现。它们的振动波长必须完美地适合板之间，就像吉他弦上的振动必须适合它们的波长与琴弦的长度一样。在量子情况下，板之间仍然存在无限次振动，但板之间的无限振动不如板外的无限振动多。

使用一些聪明的数学知识，我们可以减去两种无穷大，得到一个有限数。这意味着两个板块外部的量子振动确实比该区域内部的量子振动多。这导致得出结论，板外的量子场将两个板推到一起，这称为卡西米尔效应。我们可以测量这种效应并验证量子场是否确实存在。

所有这些理论和实验都得出了一个令人震惊的结论。世界上的所有物理学、每一次互动、每一个过程和动作，都发生在一个充满无限真空能量的舞台上。尽管这张照片很奇怪，但它是对量子理论数十年研究的结果。

现在，我们无法获得这种能量并利用它做任何有用的事情。那是因为它是宇宙中能量最低的状态。要完成工作，你必须有能量的差异，你需要从一个地方提取能量，将其转化，然后放在其他地方。

我们不能从真空能量中提取，因为真空能量没有比这更低的地方了。这就像试图让电梯越过建筑物的最低层——它停在底层，因为它下面没有更多的楼层。

当谈到 Casimir 效应时，我们首先必须将能量投入系统，以便将板块排列在一起。当板块开始移动时，我们只是拿回了我们投入的能量，而能量产生没有净收益。

科幻小说宇宙中有许多想法建议使用真空能量为星际飞船或其他高级推进器提供动力。虽然这些想法与既定的物理学背道而驰，但我们必须承认，我们并不完全理解所有的物理学......尤其是真空能量。我们做错事的最大线索与亚原子尺度无关，而是与宇宙有关。

在 1990 年代后期，天文学家发现宇宙的膨胀正在加速。对这种加速膨胀的最简单解释是宇宙的真空能量。但是，由于我们可以测量膨胀率，因此我们可以用它来估计真空能量的总量，我们得到的大约是 6 x 10-10焦耳在每立方米的空间里。

那是。。。不是无限。所以我们有一个问题。一方面，我们有一组亚原子计算、预测和测量，告诉我们真空能量是无限的。另一方面，我们有一个宇宙测量，它告诉我们真空能量的量真的非常非常小。

这是怎么回事？我们不知道。这是现代物理学中最大的未解之谜之一。如果我们想找到一种方法来利用真空能量，那么首先我们必须了解它的真正含义。我们在那里发现的任何东西都会涉及新的物理学，谁知道会为我们解锁什么新的物理学。