一些大胆的新物理学基于虚无空间涨落，可能把自然界的力统一起来，从而解释了量子理论的机理和宇宙的出处。

经典物理学告诉我们，若把原子想象成一个微型太阳系，电子行星围绕着核太阳，那么这系统将不复存在。绕行着的电子，像微观无线电天线那样地辐射掉能量，而旋入核内。要解决这个问题，物理学家引入了一系列数学规则，称量子力学，来描述发生的一切。量子理论赋予物质和能量两者以波和类粒子的特性，并把电子限制在特定的轨道（或能级）上，故它们不可能释放能量，除非它们从一个轨道跳到另一轨道。

测量原子的谱线表明，量子论是正确的。原子似乎要吸收和放射光（或光子）束，而其波长正好与量子论所预言的能级之差相吻合。因此，大多物理学家皆乐于应用量子规则，由于它是如此精确地描述了他们实验中所发生的现象。

纵然，当我们重复“为何电子未将其能量辐射掉？”这个问题时，答案是“对，在量子论中它正好不辐射掉。”而在这点上，不仅是外行，即使是一些物理学家也开始感到，似乎在某一点上有些不对头。其实大部现代物理，皆建立在逻辑上虽通顺，却回答不了基本问题的一些理论之上。诸如引力是什么？为何宇宙是这个模样？或者，宇宙是怎样开始的？等等。令人惊讶的是，这些似乎无法回答的问题，可能找到答案；或者，更使人惊讶的是，这个答案出于全无的空间，真空、虚无。

事实上，据量子论，真空（物质粒子之间的空隙和星际空间）是不空的，它充满着涨落着的巨大能量。

要懂得这一异常的思想，我们必须迂回“涨落”这一现象，正是它使得量子论兴起。涨落作为一个根本的概念，来自量子论的数学。1927年，海森伯宣布了测不准原理，它说，不可能了解一个系统的全貌，这是由于自然本身的结构中含有固有的涨落。实际上，量子力学是一门统计理论，它运用的是概率，这对于我们了解真实，具有一些深刻的意义。例如，我们不能同时知道一粒电子的位置和动量，若我们精确地得悉其动量（或能量），则我们仅能概率性测定其位置。

这个以概率波所描述的“模糊”的位置，给出了一粒电子在原子中轨道涨落的量度（大小和形状），这意味着，一个粒子系统的能量是“模糊”的，故总存在#一个使粒子变（或涨落）成另一能值的微小概率。事实上，一个系统的确能通过涨落而“钻”出势垒，这是因为系统具有一个微小而确定的存在于势垒另一边的概率，对于这种涨落现象，我稍后将谈论一个可能的原因。

量子论的基本模糊，意味着有一种经典物理未曾预言的根本现象，例如，据经典物理，任何简单的振荡器（如一个摆），开始运动，继而因摩擦而逐渐停止。但量子论预言，这种振荡器并未完全停止运动，而是以一个微小的残余能量（即所谓零点能），在停止点的左右随遇性地晃动。

零点一词表明，即使在没有热扰动效应的绝对零度上，也存在着这种运动。虽然我们观察不到我们祖父的时钟摆上的零点能，因为它太微小；可是，这却是真实的。在许多物理系统中，这一点具有重要意义。微波接收机中出现一定的“噪音”（不论你技术多完善，总是无法把它去掉），就是一例。

零点能是真空能量不可预测的随遇波动的结果，也正是测不准原理所预言的，而在经典物理中它是零。实际上，这种涨落又可强烈到足以在真空中自发地引出粒子，只要在违反测不准原理之前，它们再次消失。这种“虚”粒子的暂时形成，有点类似于瀑布附近雾状物的形成。

所有的零点涨落现象，电磁能的零点涨落最易测出。电磁波有驻波和行波两种形式，这有点类似于绳子振动时，沿着绳子奔跑的各种波形。每组波皆有其自己特征性的节和振幅。最终表明，电磁场中的任何特殊模式的零点能是微小（相等于半个光子的能值）的，传播的可能模式（方向和频率）近于无限多。故对所有可能模式的零点能积分，是一个十分巨大的值，简直难以相信，其能量密度竟大于原子核的能量密度。这就是我们四周的所谓“虚无”空间。

电磁场的零点能是如此之大，你也许以为易于见到其效应，但情况并非如此，因其密度分布十分均匀。犹如一个花瓶置于真实的真空中不会自发地倒下那样，因它在受到零点能波束在各个方向上的轰击时，由于均匀轰击的平衡条件，而不致倾斜。这种能量弹幕的唯一证据，是花瓶的微微摇晃，想必此过程涉及到零点运动的量子晃动。

但在某些情况中，电磁场零点能的均匀性稍被干扰，这使你有可能测出其效应。一种情是，零点能稍稍干扰了原子中能级间跃迁时其发出的谱线，这种干扰称之兰姆频移，是以物理学家兰姆（W. Lamb）之名命名的。这项在40年代后期进行的研究（利用了战时发展起来的雷达技术）表明，电磁场的零点涨落效应，使得电子在它们的原子轨道上微微晃动，从而导致了跃迁频率（约1000 MHz）上的一个频移。

另一个也以发现者之名命名的现象，称卡西米尔（Casimir）效应，它预言，两金属板挨近时会相互吸引。试想两板间有一定的距离。只有那些在空隙间横跨着整数半波的真空涨落，才能存在，正如两头固定的绳子因振动而产生的波。在板外面的涨落，可以有许多值，因为有更多的空间；携带能量和动量的模式，板外也会比板内的多。这一不平衡，推动着两板靠近。

这和我们的基本问题（为何在一个简单的氢原子中的电子，当处在最低能级轨道上绕质子旋转时不辐射能量）有何关系？我考虑这一问题，是跟其他物理学家在零点能概念发表后，学到了些什么联系起来的。我发现，可按经典理论预言的那样，把电子看成连续辐射着能量的粒子，而同时，它又从浸没着原子的、永存的零点能海洋中，吸取一份补偿能量。这两个过程之间的平衡，导致了定义最低能级（或基态轨道）参数的正确值。这是一个动力学平衡，正是这个平衡，使得零点能把电子稳定在一组基态轨道上。看来，物质本身的稳定，正是依赖于包围着它们的零点能海洋。

引力——一种长程卡西米尔力

就像给量子论注入新的见解那样，零点能涨落也给我们对引力以新的见解。爱因斯坦的广义相对论很好地描述了引力，但我们对其根本性质仍缺乏完善的了解。该理论基本上是描述性的，但对赖以描述的动力学却未作揭示。其结果是，人们企图把引力跟其他力（电磁力、强核力和弱核力）统一起来。或者说，为发展量子引力论而一再在困难中搏斗着。这些皆可归因于：在最基本的水平上，对引力缺乏了解。为了化解这些困难，理论家借助于数学上的日臻完善和抽象，如最近发展起来的超引力和超弦理论。

著名的苏联物理学家A · 萨哈罗夫，采取了完全不同的态度，来解释这种困难。他认为，引力到头来可能不是一种基本的相互作用，而是一种跟非引力场有关的二次性（或残余性）效应。引力可能是由于真空中零点能的变化（因物质的存在）而引起的一种效应。若这是正确的话，可把引力看作是卡西米尔理论的一个变种。这里，起作用的是背景零点能压力。虽然萨氏未把这概念作进一步的发展，但他确实构划出这种理论须满足的明确条件。例如以零点能理论给出引力常数G。

我详细地研究了萨氏的引力理论，并带来一些积极的结果。一颗处在电磁场零点能涨落海洋中的电子，会有颤动，或如德周物理学家所称的zittering boweg. ung。但若有两个或更多的粒子，它们不仅受到涨落背景场的影响，还要相互受到粒子产生的场的影响，所有粒子皆进行着颤动，受这些场耦合的粒子产生了吸引性的引力，故引力可看成一种长程的卡西米尔力。

由于其电磁支撑，这种形式的引力理论构成了一个所谓“已统一”的理论。新理论的优点是，它有助于我们了解以前未曾解释的引力性质。这包括：为何引力是如此微弱，为何只有正物质而没有负物质的存在，以及引力之所以不能屏蔽，因为零点能涨落弥漫于整个空间。

若我们有一个关于非辐射原子基态和引力的解释，我们是否能知道电磁零点能首先来自何处？这有两种学说。一种认为，这是一种类似于我们宇宙边界条件的简单的一部分，例如，大爆炸留下的背景辐射；另一种则认为，零点能是物质中带电粒子量子涨落运动的产物。最近我对后者的可能性作了计算。我假定零点场驱动粒子运动，整个宇宙中所有粒子运动的总和，转而以自身再生反馈循环的形式（就像猫追逐自己的尾巴）产生零点场。

这一自洽方法产生了零点场的正确值。在任何给定点观察到的零点场，皆来自整个宇宙的粒子（进行着零点运动）的随遇辐射，这些自身再生零点场又产生了量子论所熟悉的那些性质，诸如涨落现象和测不准原理。这意味着，有可能在粒子及其产生的零点涨落场之间的自给、随遇性相互作用的基础上，模拟出量子论的许多方面。

虽然零点场的知识（随着对其认识的成熟）来之于量子物理，而纽约城学院的博耶（T. Boyer）却持相反的看法。60年代晚期他开始探索。若取经典理论，事情又会怎样呢？当他作这项研究时，引进了辐射背景、经典涨落零点场。这种场可能出于大爆炸的初始随遇过程，然后又经过上述的自身再生过程。此般全经典模式能在整体上再现量子论吗？这种可能性，是否被量子论的奠基者因未悟到涨落背景场的存在而忽视了吗？

博耶开始解决首先引入量子论的那些问题，诸如黑体辐射曲线和光电效应。他的傲慢的新经典方法，再生了一个接着一个的已知量子结果。这种方法与量子电动力学相对应，称为随机电动力学（SED）。美国洛斯奥拉摩斯国家实验室的密隆尼（P. Milonni），在对博耶的研究所作的评论中指出，若90年代的物理学家打算用这种方法，便可能会感到，这种经典方面要比普朗克的量子假想更舒服一些。至于物理学家是否采用这种方法，人们只能猜测而已。

使用SED分析问题的成功（与采用QED产生同样的结果）范围，现在已扩展到谐波振荡器、卡西米尔力和范德瓦尔斯力以及加速通过真空时的热效应等，从这种研究中还找到了诸如测不准原理、粒子的波动运动以及在零温度上也存在范德瓦尔斯力等的原因，而所有这些，皆可归因于受到随遇背景场的不断波动的影响。

不过在发展SED上还存在一段距离，例如，推演薛定谔方程（它是描述粒子运动力学的基本方程）还相当棘手。但一些研究者相信，这个困难是可以克服的，就我们所知，量子力学在不远的将来是否可完全被修整了的经典理论所取代，迄今还是一个问题，不论其最后结果如何，由于SED强调了背景零点场的重要作用，成功的日子日益临近。这意味着，写出量子论的最后篇章时，虚无空间中的场涨落将获得荣誉地位。

现在来谈谈这个最大的问题，宇宙来自何处？或者用现代术语来说，是什么触发了大爆炸？虚无空间的量子涨落是否与此有关？纽约州大学的泰隆（E. Tyrou）于1973年说，想必如此，我们的宇宙可能出于大规模的真空涨落，这只是“时刻发生的涨落中的一个。”这一思想后来又为塔夫兹大学的米兰金在暴胀宇宙学的那部分论述中给予精练和更新。他认为，通过量子坠道效应，从完全的虚无转变成某种我们称之为宇宙的东西。虽然这种思想具有高度的猜测性，但这些模式表明，物理学家发现他们自己一再转向虚无和涨落，以求答案。

那些专心于实际目的的人，可能会碰上一个更难回答的问题。关于这个涌现出物理学的罗塞达牌，你能从它那里找到世俗的应用吗？有可能从真空中吸取电能吗？加利福尼亚卖立拔赫斯研究实验室的福沃德（R. Forward）考虑到这个可能性。就如诺贝尔奖金获得者李政道所提出的那样，将来会有专攻“真空工程”的工程师吗？能源危机可从零点“海洋”获取能量而得到解决吗？不过零点能的基本形式是高度的浑沌，从而趋于相互对消，因此，若有一种把混沌变为有序的办法，那么，由于真空涨落具有高能量的性质，有可能产生相对巨大的效应。

由于在这个问题上的绝对无知，我们回顾一下苏联科学史家波道尼就此问题所作的论述，“我们不负责任地保证这种应用，就如我们否定这种应用同样的冒昧。”只有让未来去揭开人类将利用这一种之余火虚无空间的量子涨落。

[New Scientist，1990年7月28日]