Недавно анонсированный стартап Casimir поделился впечатляющей новостью — созданием неисчерпаемых источников питания, которые извлекают энергию из квантовых флуктуаций вакуума. Разработчик технологии долгое время трудился в NASA и проводил исследования вакуумных колебаний для агентства DARPA, откуда и почерпнул концепцию бесконечного энергоисточника. Стартап получил значительное финансирование и планирует представить первые вакуумно-квантовые батареи в 2028 году.
Источник изображения: Casimir
Для начала стоит рассказать об основателе новой компании. Это Гарольд «Сонни» Уайт (Harold G. «Sonny» White). С начала 2010-х годов он участвовал в совместных проектах NASA и DARPA, посвящённых исследованию эффекта Казимира в микрорезонирующих полостях различной формы. Суть эффекта Казимира в том, что две расположенные близко друг к другу в вакууме пластины начинают притягиваться под воздействием квантовых флуктуаций вакуума — постоянных квантовых процессов, представляющих собой электромагнитные колебания квантовых полей, а также рождение и аннигиляцию виртуальных частиц. Вакуум пуст лишь в повседневном понимании. Как доказали теоретики, на самом деле это бесчисленное множество квантовых полей со всеми вытекающими явлениями — как волновыми, так и корпускулярными.
К примеру, в ходе своих исследований для DARPA Уайт обнаружил пузырь Алькубьерре. Если коротко, это доказательство возможности создания WARP-двигателя для путешествий со скоростью, превышающей скорость света. В 2021 году он опубликовал соответствующую статью в журнале European Physical Journal. Позднее, в 2024 году, другие физики подтвердили, что создание WARP-двигателя не противоречит законам нашей Вселенной. Тогда же Уайт выдвинул идею о том, что энергию вакуумных колебаний можно преобразовывать в привычное нам электричество.
В рамках классического опыта, демонстрирующего эффект Казимира, пластины сближаются под влиянием вакуумных флуктуаций — это происходит из-за волн, длина которых превышает расстояние между ними. С внешних сторон пластин эти волны «бушуют», а в промежутке между ними царит полное спокойствие. Энергию, выделяемую при смещении пластин (то есть работу), теоретически можно преобразовать в полезную энергию, но лишь однократно: для возврата пластин в исходное положение потребуется затратить всю энергию, полученную из вакуума. Компания Casimir утверждает, что ей удалось преодолеть это ограничение.
Согласно стандартной квантовой электродинамике, эффект Казимира представляет собой перераспределение энергии поля, а не источник неограниченной извлекаемой мощности. Чтобы действительно черпать энергию, необходимо создать неравновесную квантовую систему, где симметрия вакуумных состояний нарушается без необходимости тратить энергию на восстановление начального состояния. Такую возможность, как заявляет стартап, предлагает проект MicroSparc, на который компания уже привлекла начальное финансирование в размере $12 млн.
В общих чертах MicroSparc представляет собой структуру из нанополостей, где возникает асимметрия в плотности квантовых колебаний, формирующая устойчивый поток энергии. Между полостями размещается массив электрически связанных наностержней. Внешнее давление вакуумных флуктуаций воздействует на стенки полостей, но из-за их жесткой фиксации на подложке вся энергия передается атомам стенок, вызывая туннелирование электронов от стенок к наностержням. Таким образом создается непрерывный поток электронов от стенок к стержням и далее по цепи. Поскольку вакуум постоянно «кипит» от полей, этот поток (а следовательно, и ток в цепи) будет бесконечным.
Прототипы неиссякаемых источников питания
Чтобы получить полезную мощность, чип источника питания должен содержать миллиарды синхронизированных квантовых резонаторов с исключительно высокой добротностью, а также сверхмалошумящую схему миграции электронов на терагерцовых частотах. Даже при самом оптимистичном сценарии, по оценкам теоретиков, плотность мощности такого устройства была бы крайне низкой — вероятно, микроватты на квадратный сантиметр. Тем не менее, это уже было бы значительным достижением, ведь такой мощности достаточно для питания автономных датчиков или сверхэкономичных узлов интернета вещей.
Согласно корпоративным планам, в 2028 году компания собирается продемонстрировать неиссякаемые источники энергии, работающие на флуктуациях вакуума. Ключевой задачей станет разработка чипа размером 5 мм с выходным напряжением 1,5 В и током 25 мкА. Объединение таких чипов в массивы позволит наращивать мощность, создавая в итоге неограниченные источники питания для зарядки смартфонов и даже бытовых приборов — размером с буханку хлеба и мощностью до нескольких сотен ватт.
Научное сообщество пока относится к этому проекту с крайней осторожностью. Скептицизм объясняется просто: извлечение энергии из вакуумных флуктуаций в виде непрерывной полезной работы потенциально противоречит законам термодинамики и требует кардинального пересмотра понимания вакуумного состояния в квантовой теории поля. Пока компания Casimir не предоставит воспроизводимые измерения мощности, спектральные данные, энергетический баланс и не пройдёт независимое рецензирование в авторитетных журналах уровня Nature или Physical Review, MicroSparc следует считать чрезвычайно интересной, но неподтверждённой гипотезой, а не технологическим прорывом.
