回顧:卡西米爾效應「真空妙有,刹那生滅」

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近日,將信堅師兄的《卡西米爾效應 (Casimir Effect) 真空妙有,刹那生滅》的文書擋,改成網頁。今日,補上此篇科普版,希望有人能受益。如果,還有不懂的物理量子名詞,則請先讀信堅師兄的《量子力學的基本特質》。更深入的量子力學和量子場介紹在不可思議的量子力學 (How much do we know about Quantum Field Theory?)

Casimir Effect

卡西米爾效應

卡西米爾效應 Casimir Effect 是說在量子場理論下,兩個不充電的平行導電金屬箔片相距微米,放置於真空絕對零度,零熱能,沒有物質,沒有能量的空間內,會產生吸引力。主要原因是量子漲落(quantum fluctuation)。它和「真空妙有,刹那生滅」那來關係?是沒直接關係,只是理論説明現象時,「真空妙有,刹那生滅」的文字點到關念的精隨。物理科學不能用此「八字真言,玄妙之詞」解釋一切現象。

想要瞭解卡西米爾效應需要量子動力學和量子場理論的基本功:質能互換,海森堡的不確定原理,光的波粒二元性,以及數學無窮集數的不同等等。何爲「量子」?量子是任何可測量的物理屬性(重量,體積,密度,長度…)最小單位。例如,光子、質子、中子、電子、介子等的能量特性。

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韋伯,盧瓦爾太空望遠鏡

哈勃,韋伯,盧瓦爾望遠鏡

詹姆斯‧韋伯望遠鏡

近100億美元的詹姆斯韋伯太空望遠鏡James Webb Space Telescope (JWST) 於去年2021底,海運到法屬圭亞那Guiana Space Center在聖誕節發射升空。為何不在美國升空?因爲,怕空運或陸運到震動影響精緻儀器。

韋伯望遠鏡需要29天飛到距離地球150萬公里的目地的。中途有一步差錯,100億美元就泡湯了。好消息是最重要最致命的五層薄膜太陽遮傘已經於一月八日成功打開。它大概有一個網球場大,打開之後不能有一絲皺紋。韋伯望遠鏡大致會在一月二十三日飛到目的地,之後才開始調整18個六邊形的反射鏡片。每一個六邊形有自動調整焦點系統,能單獨調整曲率。精細程度控制到頭髮的一萬分之一 ,可以把模糊的焦距調整到最清晰。所以,韋伯望遠鏡的第一曙光會很模糊 。18個鏡片校準之後,還要整合,整個焦距微調估計需要五個月的時間測試,才能組成天衣無縫的望眼鏡。NASA已經列出第一年使用的計劃,誰能拔得頭籌尚未揭曉。韋伯望遠鏡的的設計是使用10年,期望用到20年。

和1999年升空的哈勃太空望遠鏡Hubble Space Telescope (HST) 一樣,韋伯望遠鏡是多功能望遠鏡。哈勃觀察天體主要在可見光的範圍。韋伯敏感度(明暗度)增加了100倍,增加收集紅外光的範圍,波長較長的紅外線能穿透塵雲,能偵查到眼睛看不到在黑暗中的熱體。但怕太陽和地球的熱能以及月亮的反光之干擾,因此送韋伯到遙遠超低溫的外太空。韋伯期待將能探測到135億年前宇宙最早形成時第一批星系和第一星球發出的光亮。(大爆炸是在138億年前, 韋伯觀測到GN-z11星系134億年前形成)它能提供人類宇宙演化,外星生命,蟲洞和黑洞更多信息。這個成果是代表人類智慧的結晶。人類的心靈也將會再次提升,重新省思人神的關係,生命的意義。

韋伯望遠鏡在一月二十四日,成功地進入L2軌道

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