回顧:卡西米爾效應「真空妙有,刹那生滅」

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。

卡西米爾效應觀測的環境必須是在真空下進行。傳統物理的真空是空間中沒有物質,所以,沒有媒介傳導能量。量子場理論的真空狀態是「真空不空」The Vacuum is not really empty。真空內還有「場」,虛粒子的電磁場。

為了保証,沒有粒子在真空中,我們要把真空的溫度控制在絕對溫度零度,沒有熱能,零能量。因爲質能和熱能可以互換,沒有熱能,代表沒有具質量粒子存在真空中。

真空中的「場」有無窮的電磁波。電磁波有無數不同的波長。電磁波之波長的整數倍,剛好等於兩片平行金屬箔片之距離的電磁波,才能合身地擠入兩片金屬箔片之間。這些波稱為「駐波」。當兩片金屬箔片靠進到微米時,金屬箔片之間無數的駐波,是遠小於金屬箔片外側的無窮電磁波,外側壓力大,內側駐波被擠壓,兩片金屬箔片就相吸了。這稱為「卡西米爾力」。有引力代表有能量,即真空能。

量子漲落

「真空妙有,刹那生滅」的現象在那裡?因爲粒子有波動性,頻率不斷地振動,它是活耀的,但不是固定在某一位置。微觀世界,當我們觀測粒子的動量和位置時,只能知其一。確定位置,就不知他的動量;確定動量就不知其位置。這是所謂的「不確定性原理」。也由此推知「量子漲落」。

quantum fluctuation

虛粒子,刹那生滅

在量子力學,量子漲落是說在空間的某一點暫時性又隨機性的能量變化。粒子的場有微小的隨機波動。也能看成有「虛粒子」在不同位置跳動。當它出現在某一位置後,會刹那間尋找相對的反粒子結合而即時煙滅,以保持真空溫度等特性(能量守恆)。有如虛粒子向週遭的環境借得能量,馬上把能量還回去。如此生滅不息,這就是「真空妙有,刹那生滅」。

我們所計算出的粒子位置和能量是取的平均值。我們所觀測的真空環境無法保持在絕對零度,或零熱能的狀態。當粒子的熱能量低於平均值 ,我們可以將低能量粒子視爲帶有「負能量」。 這也是卡西米爾效應的特徵之一。

虛粒子是觀測不到的。但因為觀察到周遭的粒子產生的相互作用,所以虛粒子是存在的,真空不空。金剛經的「非空非有、亦空亦有」變成不是抽象。空不是靜止的,不是死寂的。佛經把事物從緣起到緣滅分成四個階段「生、住、異、滅」。這個「量子漲落」有為法,在刹那間完成。 佛陀的資訊比量子物理早了兩千多年。

量子泡沫

「真空漲落,量子泡沫,時空泡沫」都是講量子漲落。量子泡沫(Quantum foam/spacetime bubble) 把隨機的刹那生滅比喻成泡沫。實驗觀測不同能量 gamma 射線光子射出後,到達終點的時間不同。但是光子的速度應該是相同的。因而推導,時空未畢要平順的(線性)。所以,虛粒子想像成泡沫,影響光子前進的速度。虛粒子存在的時間很短。(能量存在的時間越短,產生的能量越大)。它的能量不斷和宇宙交換,好像宇宙在呼吸。宇宙和最小的能量單位是一體的。

性空之前,要處理「量子漲落,量子泡沫」的有為之「相」。如金剛經所言「一切有為法,如夢幻泡影,如露亦如電,應作如是觀。」也是要「不取于相,如如不動」。量子的本質是波動,不同頻率不斷振動,不會中斷。前念接後念,當處岀生,隨處滅盡。前念不同後念,各個獨立。如何處理這些相似又相續之相?楞嚴經,觀音「耳根圓通」法門的「入流亡所」是在處理泡沫流體。只有隨它去,不要理會它。心有波動則在「有爲界,不見無為界」,不著迷生滅泡沫,則進入「無為界,不見有為界」。如此才能找到自性,悟到一真法界。進一步要破一真法界,需要去除「無始無明」,那需要三個阿僧秖劫。

參看此園地 “一真法界的基本定律 與 華嚴十玄門 解說” 一文。

2 thoughts on “回顧:卡西米爾效應「真空妙有,刹那生滅」

  1. 猶豫了很久很久很久…

    「一真法界」,是徹底去除我執及分別心,心境處於平等及博愛的宇宙一體時,突見正及虛粒子的「質量」瞬間互相吸引結合後,釋放(轉換)的極樂境界,此境界能量也會逐漸衰減,只剩下永無止盡及邊界的金黃色光,精緻無物,但仍有覺知(不是心識思惟)。這些基本粒子的出現,是隨著念頭波動而來,真的「如夢幻泡影,如露亦如電」,正虛粒子像複雜的漩渦,成群互相融合消滅及轉換成無盡的爱的能量,極其清透 快樂 安全 莊嚴…,那崇高的爱的能量,將人包覆著,它既包著虛空的你,它也是你。

    一直到,放下這極樂,連度眾生的念頭也放下,光才會瞬間消失。此時,進入了「常寂光」,無所有,畢竟空,不可得。此時,僅存「 覺」,「受」已不存,「念」及「波動」都無,只有空靈的「寂」。此時,才知宇宙是假的,世界是假的,人更別提了。此時,你可以決定繼續在那輕鬆無事無物的「畢竟空」,與一體的大我,一直如此。也可以選擇回到這世上,完全自主,像换頻道,但你會知道,換了頻道(維度) 以後,就是決定再入世了。

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