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在经典物理学中,真空被认为一无所有。在量子力学和量子场论中,真空态是发现任何粒子或任何模式的场量子的几率为零的状态,同时,它也是物理上能量最低的状态。尽管粒子数在真空态中为零,然而粒子的一些其它性质将仍然存在并具有某种量子不确定性。这反映在量子场论中场量平方的真空平均值不为零,这就是所谓的真空涨落。例如,在量子电动力学中真空中存在着光子的真空零点振动效应,正负电子对的真空极化效应等等,它们都导致可观测的物理效果,如磁矩反常、激发态原子自发辐射、兰姆(Lamb)移动、卡西米尔(Casimir)效应等。最近,余洪伟和Ford研究了一块全反射平面附近的真空电磁场涨落。他们计算了这种情况下带电试验粒子速度平方的涨落和位移平方的涨落,发现由于真空电磁涨落,带电试验粒子会有布朗运动。
本文将对平面边界时空中经典常速度荷电试验粒子的随机运动展开研究,文章的结构如下:首先在第一章中,我们简略介绍了量子真空涨落的一些概念、效应及其实验检验和真空涨落引起试验粒子的布朗运动等。接着在第二章中,我们简略介绍了最近国内外有关真空电磁场涨落引起荷电试验粒子布朗运动的研究成果及研究方法。然后在第三章中(本文核心部分),我们将对一块全反射平面边界附近的真空电磁涨落及其对平行于平面以经典非零常速运动荷电试验粒子的影响展开研究,在同时考虑了涨落的电场力和涨落的磁场力时计算了带电试验粒子的位移平方的涨落和速度平方的涨落随时间变化的规律,并对计算的结果进行了分析和讨论。我们的研究表明,一般的,涨落磁场的影响与涨落电场的影响相比是高阶小量,因此可以忽略。
最后,总结我们近期所做的工作,并展望未来。