真空能量(Vacuum 能量)是一種存在于空間中的背景能量，即使在沒有物質(zhì)的空間（稱為自由空間(free space)）亦然存在。真空能量導致了多數(shù)基本力的存在。
它的效應可以在各式各樣的實驗中觀測到，例如光的自發(fā)放射(spontaneous emission)、伽馬輻射、卡西米爾效應、范德·瓦耳斯爾力、蘭姆位移等等。另外它也被認為與物理宇宙學中的宇宙常數(shù)項有關(guān)。
概述
根據(jù)量子理論，一個單擺的基態(tài)或者最低能量的態(tài)不是只停留在最低能量的點上，而直接向下指。如果那樣就具有確定的位置和確定的速度，即零速度。就違背了不確定性原理，這個原理禁止同時精確地測量位置和速度。位置的不確定性乘上動量的不確定性必須大于被稱為普朗克常數(shù)的一定量。普朗克常數(shù)因為經(jīng)常使用顯得太長，所以用一個符號來表示：h。
這樣一個單擺的基態(tài)，或最低能量的態(tài)，正如人們預料的，不具有零能量。相反的，甚至在一個單擺后者任何振動系統(tǒng)的基態(tài)之中，必須有一定的稱為零點起伏的最小量。這意味著單擺不必須垂直下指，它還有在和垂直成小角度處被發(fā)現(xiàn)的概率。類似的，甚至在真空或者最低能的態(tài)，在詹姆斯·麥克斯韋場中的波長也不嚴格為零，而具有很小的量。單擺或者波的頻率越高，則基態(tài)的能量越高。
人們計算了麥克斯韋場和電子場的基態(tài)起伏，發(fā)現(xiàn)這種起伏使電子的表現(xiàn)質(zhì)量和電荷都變成無窮大，這根本不是我們所觀測到的。然而，在40年代物理學家查里德？理查德·費曼，朱里安？施溫格和超永振一郎發(fā)展了一種協(xié)調(diào)的方法，除去或者“減掉”這些無窮大，而且只要處理質(zhì)量和電荷的有限的觀測值。盡管如此，基態(tài)起伏仍然產(chǎn)生微小效應，這種效應可以被提出的理論中的楊-米爾斯理論是麥克斯韋理論的一種推廣，它描述另外兩種成為弱核力和強核力的相互作用。然而，在量子引力論中基態(tài)起伏具有嚴重的多的效應。這里重復一下，每一波長各種基態(tài)能量。由于麥克斯韋場具有任意短的波長，所以在時空的任一區(qū)域中都具有無限數(shù)目的不同波長，并且此具有無限量的基態(tài)能。因為能量密度和物質(zhì)一樣是引力之源，這種無限大的能量密度表明，宇宙中存在足夠的引力吸引，使時空卷曲成單獨的一點，顯然這并未發(fā)生。
人們也許會說基態(tài)起伏沒有引力效應，以及解決似乎在觀測和理論之間的沖突，但是這也不可以。人們可以對利用卡米西爾效應是把符合在平板間的波長的數(shù)目相對于外面的數(shù)目稍微減少一些。這就意味著，在平板之間的基態(tài)起伏的能量密度雖然仍為無限大，卻比外界的能量密度少了有限量。這種能量密度差產(chǎn)生了將平板拉到一起的力量，這種力已被實驗觀測到。在廣義相對論中，力正和物質(zhì)一樣是引力的源。這樣，如果無視這種能量差的引力效應則是不協(xié)調(diào)的。
解決這個問題的另一種可能的方法，是假定存在諸如阿爾伯特·愛因斯坦為了得到宇宙的靜態(tài)模型的宇宙常數(shù)。如果該常數(shù)具有無限大負值，它就可能精確地對消自由空間中的基態(tài)能量的無限正值。但是這個宇宙常數(shù)似乎非常特別，并且必須被無限準確地調(diào)準。
定義
量子理論預示，真空中蘊藏著巨大的本底能量，它在絕對零度條件下仍然存在，稱為真空零點能。對卡西米爾力（Casimir force，一種由于真空零點電磁漲落產(chǎn)生的作用力）的精確測量，證實了這一物理現(xiàn)象。
現(xiàn)代科學家認為真空并不意味著一無所有，真空是由正電子和負電子旋轉(zhuǎn)波包組成的系統(tǒng)。而與這種現(xiàn)象伴生的能量，稱為零點能，也就是說，即使在絕對零度，這種真空活性仍然保持著。保羅·狄拉克從量子場論對真空態(tài)進行了描述，把真空比喻為起伏不定的能量之海。J. Wheeler估算出真空的能量密度可高達1013J/cm3。
參考資料 >