撓場理論與電化學異常現(xiàn)象.

1、撓場理論與電化學異?，F(xiàn)象 江興流？雷錦志等 作者單位：北京航空航天大學理學院一、引言本文將簡單介紹關于撓場理論研究情況，著重介紹前蘇聯(lián)學者在這方面的工作，然后分析電化學反應中的一些現(xiàn)象，認為在電極表面微區(qū)存在伴隨渦旋運動的撓場與零點能的 相干作用。由于前蘇聯(lián)在撓場研究方面的很多結果沒有公開在國際上發(fā)表，我們知道的大部 分內(nèi)容來源于 Akimov的兩篇綜述性文章。從 Akimov 的兩篇文章可以看到，俄羅 斯在這方面的工作已經(jīng)比較成熟，西方的部分學者也對此表示了極大的興趣。關于撓場理論的詳細內(nèi)蔽還町以參占 A k 1 m o v 知個人站魚 h I L p / / w w w. e s k 1

2、m o . c om/billb/ffeenfg/tors/)。?由于這些實驗現(xiàn)象的重復性尚不令人滿意， 并且不能用已確認的物理規(guī)律加以解釋， 因此， 由 Fleischmann和 Pons等人公布的冷核聚變”研究結果不能被公眾廣泛承 認，甚至還被稱為“病態(tài)科學”。然而，近10年來，國際上還是有很多科學家在進行著這方 面的研究，并取得了較大的進展。各國政府對這一學科研究的重要意義的認識也在不斷增強。文獻1 從電化學系統(tǒng)中的基本過程出發(fā)，分析電化學雙層的聚能過程、電極表面的尖端效應及點腐蝕的雷云閃電模型，認為電極表面微區(qū)的動態(tài)氣泡和渦旋動力學導致的動 態(tài) Casimir效應及撓場相干產(chǎn)生了提取零

3、點能過程，從而引發(fā)種種異?，F(xiàn)象的產(chǎn)生。 借用天體物理的類星體渦旋模型，已對電化學實驗中出現(xiàn)的過熱和核反應過程進行了理論解 釋。二、撓場? 基于不同的理論，撓場可以通過不同的方法引入，其中之一是來源于對愛因斯坦的 廣義相對論的修正。廣義相對論的建立，無疑使科學界對于引力現(xiàn)象的認識，從牛頓萬有引 力的水平上大大地深化了。這個理論不僅解釋了水星近日點的進動，預言了引力場中光線偏 折和紅移現(xiàn)象，而且邏輯嚴謹、概念深刻，因而一度被普遍接受。但是，深入的研究表明， 廣義相對論本身存在一些問題和困難。在廣義相對論中，反映了引力的時空幾何性質(zhì)，但只 考慮曲率的作用，沒有考慮撓率的作用；關于物質(zhì)運動對引力現(xiàn)象的

4、影響，只考慮物質(zhì)的能 量的作用，沒有考慮物質(zhì)自旋的作用，從物質(zhì)的性質(zhì)決定時空幾何的觀點看來，這是不夠全 面的。因此，探索反映引力現(xiàn)象的更深刻的本質(zhì)問題，弓 I起了廣大物理學工作者的興趣，這 方面工作在國際上也日趨活躍。廣義相對論描述的時空幾何是無撓的黎曼幾何，也即要求聯(lián) 絡是對稱的(r 入卩 v =r 入 v 卩)，在這一假設下，時空的幾何性質(zhì)完全由度規(guī)張量確定， 或者說，物質(zhì)運動完全由物質(zhì)的能量動量張量所確定。然而，為了考慮物質(zhì)自旋的作用，就 需要引進新的幾何量，這就是首先由嘉當注意的撓場張量。即放寬對稱聯(lián)絡的限制，弓 I 進撓 率張量 K 入 v = rv - r 入 v。這一關于非對稱聯(lián)

5、絡的引力理論最早由嘉當和愛因斯 坦進行了研究，即所謂的 EinsteinCartan( EC )理論，但當時并沒有很大的進展。自 7 0 年代以來，F(xiàn) .Hehl 所領導的學派在這方面做了很多重要的工作。對這 一理論的更深刻的研究是從規(guī)范不變的角度出發(fā)的，即把引力理論看作是一種規(guī)范理論，認 為引力場是一種規(guī)范場。 這一看法最早是由 Utiyama 提出來的，隨后，Sciama、Kibble等人考慮了物質(zhì)場有自旋、引力場有撓率的情形，對此做了較深入的研究，從 規(guī)范理論的角度得到了 EC 理論。在國內(nèi)，也有不少科學工作者做了這方面的研究工作。這 些理論在描述物體在時空中的動力學效應中，在愛因斯坦的

6、引力理論基礎上作了更深入的研 究，提出存在對應于旋轉(zhuǎn)物體的自旋角動量密度的時空撓曲。到目前為止關于撓場的文章大概有 10000多篇，前蘇聯(lián)學者的研究工作占了很 大比重。文獻中指出，盡管撓場可以通過不同的方法引入，但從最基本的層次上，都可以納 入對物理真空這一概念的新的理解上。該文指出，各種場（電磁場、引力場和撓場）都可以 作為物理真空在不同極化條件下的表現(xiàn)。他們認為物理真空是一種物理狀態(tài)而不是如 P.Dirac所說的正負電子對模型。他們把物理真空定義為是沒有真實的粒子，而是電子和正 電子的圓波包在一種特殊狀態(tài)下的表現(xiàn)。由這種假設出發(fā)，認為正負電子對的真空是與這種 圓波包的互相嵌入狀態(tài)相對應的，

7、 這種圓波包的互相嵌入狀態(tài)稱為是 “菲頓”。如果一個帶電 粒子存在于真空中， 作為一種擾動， 使這種“菲頓” 物理真空被電荷極化時， 就表現(xiàn)為電場； 而如果這種擾動源是質(zhì)量 m,那么，物理真空在質(zhì)量的擾動下引起真空的自旋縱向極化，就 表現(xiàn)為引力場；如果這種擾動是由于物體的自旋引起的，那么，真空被橫向極化，就表現(xiàn)為 撓場。對此, 可以理解為： 如果把一個帶電、 有質(zhì)量和自旋的物體看成是對物理真空的擾動, 則與該物體的帶電量和質(zhì)量相對應就分別產(chǎn)生電磁場和引力場,而與物體的自旋相對應則產(chǎn) 生撓場（或稱為自旋場） 。因此, 不同的場可以看成是物理真空在不同擾動下的不同極化方式 的一種表現(xiàn)。根據(jù)理論和實

8、驗研究結果,俄羅斯物理學家總結出了撓場的一系列與眾不同的性質(zhì)：1 .不像電磁場那樣，同電荷相排斥，異電荷相吸弓 I,撓場是同荷合并，而異荷排斥；2 .由于撓場是由經(jīng)典的自旋產(chǎn)生的，所以，撓場對物體的作用只會改變物體的自 旋狀態(tài)；3 .撓場在通過一般物理介質(zhì)時不會被吸收，也不會產(chǎn)生相互作用；4 .撓場的傳播速度不低于（10的 9次方）倍光速，這一現(xiàn)象與量子非局域性的 表現(xiàn)相關；5 .由于任何物質(zhì)都有非零的集體自旋，因此，任何物質(zhì)都有自身的撓場；6 .撓場具有記憶和滯后作用，也就是具有一定強度和頻率的撓場的場源把圍繞該 物體的空間中的物理真空極化了,所以,當場源被移走后,空間的渦旋結構仍然保留,撓

9、場 還可以存在；7.撓場具有軸向加速作用。撓場的出現(xiàn)與原子、 電子的自旋取向有關, 但通過物體的機械旋轉(zhuǎn)方式也可能產(chǎn)生 選擇性的自旋空間取向。在電解過程中,電極尖端效應產(chǎn)生的渦旋運動也將產(chǎn)生撓場。從天 體觀測可知，某些類星體具有渦旋結構， 在渦旋中心出現(xiàn)高度定向的高能宇廟射線 （1020eV）,其幾何結構類似一個陀螺。如果考慮到類星體中心的高速旋轉(zhuǎn)的黑洞，可以認為其中心有能量極高的撓場產(chǎn)生。最近，S.Whitehouse等人指出，渦旋銀河的星體 運動可以用真空中懸浮能或暗能量而不是暗物質(zhì)加以解釋。文獻 2 中還提到了通過對物理真空的渦旋擾動,有可能從真空中提取能量。近 2 0 多年來,很多學者

10、指出從物理真空中提取出零點能是可能的； 盡管大部分人反對這一觀點, 認為真空是能量最低的狀態(tài),不可能從中提取能量。然而,考慮到上面給出的關于真空和各 種場的模型,既然通過對真空的電荷極化而產(chǎn)生的電磁場具有極高的能量密度（對應的電場 為 1 0 16V/cm），那么，從新的觀點上來看，通過旋轉(zhuǎn)物體與物理真空的相干作用，產(chǎn)生所謂的撓場能源也就成為可能。從量子場論的角度來看, 物理真空是一個具有強烈漲落的系統(tǒng), 它蘊涵巨大的能量。 根據(jù)量子場論對真空態(tài)的描述，J.Wheeler 估計出了真空的能量密度高達 1095 g/cm3。如果可以通過對真空的自旋擾動來釋放真空漲落中的能量， 那么， 這種能源是

11、 巨大無窮的。 從這一前提出發(fā)， 近幾十年來 Mo ore、King、 Nieper 等人在這方面做了很多工作,有一些實驗已經(jīng)顯示了提取真空零點能的可能性,甚至有的裝置已經(jīng) 申請了專利。三、撓場動力學與電化學異?，F(xiàn)象? 電解過程中， 電極的棱角及表面的凸起， 將引起局部電場集中。 如果是陰極， 則將 出現(xiàn)局部高密度電子發(fā)射，而導致遠離平衡態(tài)的非線性的渦旋運動。由于氫（或氚）氣泡的 不斷出射和離去，在電極尖端將出現(xiàn)周期性的瞬態(tài)變化過程。電解電壓越高，瞬變的頻率就 越高。瞬變的氣泡可以看作是帶有可動邊界的諧振腔，它們可能產(chǎn)生動態(tài)卡西米爾效應而吸 收零點能，并以光子的形式放出。而渦旋運動要產(chǎn)生撓場，

12、通過撓場與真空的相干作用而提 取零點能，導致了過熱等異?，F(xiàn)象。從我們的電解實驗結果中， 看到了撓場存在的證據(jù)， 例如通過輻射自照相法觀察到 的高度定向的 B粒子束；有時，斷開電解電壓后，仍能看到電極尖端處持續(xù)出現(xiàn)的氣泡， 說明該處殘留的撓場仍在起作用；許多實驗室觀察到的停止電解后出現(xiàn)的持續(xù)放熱現(xiàn)象亦可 用撓場的存在作解釋。應該指出的是自然界各個層次都存在渦旋現(xiàn)象， 從基本粒子、 原子結構、 等離子體 收縮、超導、超流、龍卷風、類星體、黑洞等等；而且與渦旋相關的現(xiàn)象都有著許多未知的 物理過程， 例如最近發(fā)現(xiàn)超導體中的渦旋也具有記憶效應 , 因此，很自然會想到應當存在與這 種渦旋相關的場的存在。許多自然現(xiàn)象有著標度不變性，電解過程尖端效應產(chǎn)生的核過程， 可以用天文物理觀察到的類星體渦旋模型來解釋。依此類推，類星體渦旋模型也可以用放電 現(xiàn)象及由此產(chǎn)生的異常高能帶電粒子的現(xiàn)象加以解釋。四、結語? 綜合大量有關“冷核聚變”的實驗數(shù)據(jù)并加以分析歸納之后，我們認為，電化學