什么是负能量？它能让我们制造虫洞和曲速引擎吗？

量子力学告诉我们，即使真空也包含能量。“负能量”是能量比虚空还少的状态。

关键要点

“负能量”经常在虫洞和曲速引擎的背景下被提及。但它是什么？它是真实的吗？

理论上是真实的。量子力学告诉我们，即使真空也包含能量。

因此，“负能量”是指能量比真空少的状态。诀窍在于没有人知道如何实现这一点——而且这可能是不可能的。

前言

能量有几种不同的字典定义以及物理教科书中的技术版本，但如果要归结为它的本质，那就是能量是影响变化的能力。举个例子，猎人拉紧的弓弦上放着一支箭，此时便具有很大的势能，松开弓弦时产生的变化是一支箭在空气中高速射出。这种移动能量的形式被称为动能，它也可以影响变化——比如当箭射中目标时，这意味着猎人的家人将在那天吃上美味的一餐。

能量在我们的宇宙中无处不在。事实上，我们所看到的一切都可以被认为是一场无尽的能量之舞，随着能量的变化形式——如木头燃烧，将水煮成咖啡，昏昏欲睡的人喝咖啡去上班，在那里他们可以做他们的工作，改变他们周围的世界。能量不断地流过物体和人，导致我们生活的世界充满着“动荡”。

负能量:

那么标题提到的负能量又是什么？在建造虫洞（旅行者可以立即穿越的太空隧道）或使我们能够以比光速更快的速度穿越太空的曲速引擎时，经常会提到负能量。但这是真的吗？

在运动（动能）能量的世界中，能量是正能量。但存储的（潜在）能量并非总是如此。假如你位于非常高的悬崖边缘的一块大石头旁边。你知道如果有人将岩石推离边缘会发生什么：它会以越来越快的速度落到底部并着陆，发出巨大的噪音甚至可能碎裂。岩石在悬崖顶部感受到重力的势能将转化为快速移动、沉重的岩石坠入底部的动能。用物理语言来说，势能转化为动能。

现在想象有两个人在看那块石头，一个人在悬崖底部，另一个人在悬崖顶部。他们都看到了同样的东西，但是他们在岩石坠落之前用不同的方式来描述它。

悬崖底部的人认为他们周围的区域具有零势能——毕竟，他们是站在地面上的。对这个人来说，旁边地上的物体势能也为零，但高高悬崖上的岩石却有很大的正势能。

悬崖顶上的人有着不同的看法。就像悬崖底下的人一样，他们会坚持自己的势能为零。石头落到崖底之后，在上面的人会说，它的能量比在上面的时候少了很多。因此，这个人会得出结论，岩石在悬崖顶部的势能为零，而 在底部的势能为负 。

从第三人称的角度来看，我们可以看到两位观察者都同意岩石在悬崖顶部具有更多的势能，而在底部具有更少的势能。所不同的是，上面的观察者说石头撞击地面时有负势能，而下面的观察者说石头从来没有负能量。这强调了势能的数值是任意的，只有差异才是重要的。

虫洞和曲速引擎:

1935 年，阿尔伯特爱因斯坦和他的学生内森罗森正在研究黑洞，他们 意识到 他们可以利用数学找到解决方案，其中两个黑洞可以通过称为虫洞的隧道连接。假设物体可以穿过虫洞，只需很少或零时间即可穿过。唯一的问题是，为了让虫洞保持稳定——也就是说它不会坍塌他们需要负能量来让它运转起来。

1994 年，理论物理学家米格尔·阿尔库别瑞 (Miguel Alcubierre) 撰写 了一篇论文 ，提出了一种曲速驱动，现在称为阿尔库别瑞驱动，它可以弯曲物体前后的空间——即缩短前面的空间，拉长后面的空间。然而，再一次，他的想法需要负能量。

空旷的空间充满了各种各样的场：由周围物体的质量建立的引力场，来自恒星和其他发光物体的电磁场，甚至是亚原子粒子的量子抖动，它们的出现和消失的速度快得让人看不见。（这些粒子称为虚粒子。）

这些场使空间充满能量。即使移除了重力和电磁源，虚拟粒子仍然存在。虚空有能量。在这种情况下，负能量意味着能量比真空少。这就是事情变得困难的地方。没有人知道如何获得比真空更少的能量。如果我们知道怎么做，我们就可以利用这种能量差异并拥有无限的力量。（这个想法被称为零点能量。）

在虫洞或曲速引擎的情况下，物理学家设想了一种称为“负质量”的质量形式，它会产生负引力，从而产生负能量。但这是一个完全理论上的构造，从未见过。更具体地说，您可能已经看过 最近的一个科学新闻， 其中科学家报告说他们创造了一个虫洞的量子模拟物。虽然报告是真实的，但这只是一个计算模拟，而不是虫洞本身。模拟中的负能量并不是真正的负能量。

负能量是一回事，但它是一个模糊的概念。在我们的悬崖例子中，人们可以将情况定义为具有负能量，但这与围绕虫洞和曲速引擎的异国情调和令人兴奋的前景不同。对于那些，你需要找到一种方法将空间本身的能量降低到最小值以下，而这不是我们知道的事情。事实上，这可能（而且很可能是）是不可能的。

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