Die Energie aus dem Ecat SKLep

Dieser Artikel stellt einige Fragen zum Ecat SKLep und liefert die Antworten von Andrea Rossi. Diese werden sukzessive fortgesetzt. Ergänzt werden die Antworten um entsprechende Erläuterungen.

Wie könnte eine populärwissenschaftliche Darstellung der Funktionsweise des Ecat SKLep aussehen, die einerseits die Betriebsgeheimnisse wahrt, andererseits aber eine plausible Erklärung für die Energiefreisetzung abgibt?

Der Ecat bedient sich der Nullpunktsenergie und folgt dabei dem nachfolgenden Algorithmus:

-> 1 POINT ZERO ENERGY 
-> 2 HIGH dVdT INCREASES THE ELECTRONS ZITTERBEWEGUNG AND THE AHARONOV-BOHM EFFECT 
-> 3 ELECTRONS CHANGE PHASE AND THE ZITTERBEWEGUNG ENHANCES MATTERWAVES 
-> 4 FORMATION OF ELECTRONS CLUSTERS IN PHASE 
-> 5 FROM THE PHASE 4 DERIVES A DECREASE OF ENTROPY, OF THERMAL CAPACITY AND OF LIBERTY DEGREES 
-> 6 THEREFORE ENERGY IS TRANSFERRED TO ELECTRONS NOT IN PHASE 
-> ENERGY GAIN

Andrea Rossi weist darauf hin, dass es sich bei den von ihm genannten Zusammenhängen und Abläufen um seine Theorie handelt und dass sich diese auch als falsch erweisen kann.

1. POINT ZERO ENERGY

1. Nullpunktsenergie

Die Nullpunktsenergie stellt die niedrigstmögliche Energie dar, die ein quantenmechanisches System aufweisen kann.

Im Gegensatz zur klassischen Mechanik fluktuieren die Quantensysteme in ihren niedrigsten Energiezuständen permanent, so wie es durch die Heisenbergsche Unschärferelation beschrieben wird. Aus diesem Grunde weisen Atome und Moleküle selbst am absoluten Nullpunkt noch eine gewisse Schwingungsaktivität auf. Einmal abgesehen von den Atomen und Molekülen, weist auch der leere Raum des Vakuums diese Eigenschaften auf.

Gemäß der Quantenfeldtheorie besteht das Universum nicht aus isolierten Teilchen, sondern aus kontinuierlich fluktuierenden Feldern: aus Materiefeldern, bei deren Quanten es sich um Fermionen (d. h. Leptonen und Quarks) handelt, sowie aus Kraftfeldern, bei deren Quanten es sich um Bosonen (z. B. Photonen und Gluonen) handelt. Und alle diese Felder verfügen über eine Nullpunktsenergie.^[1]

Diese fluktuierenden Nullpunktsfelder haben dazu geführt, dass in der Physik wieder so eine Art Äther eingeführt worden ist^[2][3], denn in einigen Systemen kann die Existenz dieser Energie nachgewiesen werden.

[1]  Milonni, P. W. (1994). The Quantum Vacuum: An Introduction to Quantum Electrodynamics. Boston: Academic Press.
[2]  Sciama, D. W. (1991). The Physical Significance of the Vacuum State of a Quantum Field. In Saunders, Simon; Brown, Harvey R. (eds.). The Philosophy of Vacuum. Oxford: Oxford University Press.
[3]  Weinberg, S. (2015). Lectures on Quantum Mechanics (2nd ed.). Cambridge: Cambridge University Press.

Siehe dazu auch das Video „Was versteht man unter Null-Punkt-Energie?“

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Als Vakuum bezeichnet man ein Raumvolumen, das völlig frei von Materieteilchen ist, so dass der Druck im Raum gleich null ist. Aufgrund des Fehlens von Materie ist auch die Energie in diesem Raum gleich null. Ein energieloser Raum bietet Raum für Teilchen, die als virtuelle Teilchen bezeichnet werden und die ständig in die Existenz gelangen und wieder aus dieser heraustreten^[1].

Virtuelle Teilchen

Es ist das Phänomen der Unschärferelation nach Werner Heisenberg, das die Existenz dieser „virtuellen Teilchen“ überhaupt erst möglich macht. Das Heisenbergsche Prinzip besagt, dass sowohl die genaue Position als auch die Energie eines Teilchens nicht gleichzeitig sicher bestimmt werden können. Aus diesem Grunde lässt sich auch die Energie eines Systems nicht genau bestimmen und unterliegt Schwankungen. Diese Fluktuationen erklären sich daraus, dass ein Teilchen und sein entsprechendes Antiteilchen, z. B. ein Elektron und ein Positron, in die Existenz treten und sich dann sofort gegenseitig wieder auslöschen^[2].

In einem Vakuum werden ständig Elektronen und Positronen erzeugt, die sich dann gegenseitig wieder auslöschen. Ein kleiner Teil dieser virtuellen Teilchen wird sich jedoch zufälligerweise nicht sofort wieder gegenseitig auslöschen. Vielmehr werden diese entweder durch eine äußere Kraft voneinander separiert und dann befinden sich in diesem Bereich ein freies Elektron und ein freies Positron, oder sie umkreisen sich gegenseitig so lange, bis sie schließlich wieder aufeinandertreffen und sich gegenseitig vernichten^[3].

Elektronenaggregate im Vakuum

Auch in einer Vakuumröhre kommt es zur Bildung solcher freien Elektronen, die sich dann zu „Elektronenaggregaten“ zusammenschließen und auf diese Weise die sogenannte „Raumladung“ bilden. Diese Aggregate treten in der gesamten Vakuumröhre auf und behindern den Fluss der Elektronen von der einen Seite der Röhre zur anderen. Von besonderer Bedeutung sind jene Elektronen, die sich an der Kathode befinden, denn diese stoppen den Elektronenfluss unmittelbar, sodass die Stromstärke erhöht werden muss, um sie zu überwinden^[4].

[1]  J. E. Kennedy. „Nature and Meaning of Information in Physics“, 2012.
[2]  T. Y. Cao. Conceptual Foundations of Quantum Field Theory. Cambridge University Press, 2004.
[3]  L. Nelson. „Method and System for Energy Conversion Using a Screened-Free-Electron Source“. Patent US6465965B2, 15 October 2002.
[4]  F. E. Terman. Radio Engineers’ Handbook. New York: McGraw-Hill, 1943.

2. HIGH dVdT INCREASES THE ELECTRONS ZITTERBEWEGUNG AND THE AHARONOV-BOHM EFFECT

2. Eine hohe dVdT verstärkt sowohl die Zitterbewegung der Elektronen als auch den Aharonov-Bohm-Effekt

Dabei steht dVdT für die Integration der Funktion der Spannung mit der Funktion der Zeit. Es handelt sich somit um ein Funktionensystem, das angibt, wie die Spannung entlang der Variationen der Zeit variiert.

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Die Zitterbewegung

Bei der Zitterbewegung handelt es sich um eine Form der Beschreibung der Bewegung eines freien Elektrons. Ein Elektron bewegt sich mit einer beobachtbaren Geschwindigkeit, welche deutlich unter der Lichtgeschwindigkeit liegt. Ganz im Gegensatz zu dieser Beobachtung kann sich die Bewegung eines Elektrons nach der Dirac-Gleichung jedoch nur mit Lichtgeschwindigkeit vollziehen^[1]. Da das Elektron aber mit einer Geschwindigkeit beobachtet wird, die unter der Lichtgeschwindigkeit liegt, bedarf es einer Theorie, die diese beiden widersprüchlichen Wahrheiten miteinander in Einklang bringt.

Der Begriff der Zitterbewegung steht nun für jene Theorie, die diese miteinander verbindet. Sie beschreibt eine Bewegung, bei der sich das Elektron ständig mit Lichtgeschwindigkeit in einem extrem kleinen Abstand hin- und herbewegt, wobei die Nettobewegung dieser Hin- und Herbewegungen die beobachtbare Geschwindigkeit des Elektrons ausmacht, so wie dies in Abbildung 1 dargestellt ist^[2][3].

Abbildung 1: Die Bewegung von Elektronen und anderen Teilchen nach der Theorie der Zitterbewegung^[2].

[1]  E. Schrodinger. About the Force-Free Movement in Relativistic Quantum Mechanics. Akademie der Wissenshaften in Kommission bei W. de Gruyter u. Company, 1930.
[2]  E. Schrodinger. Sitzer. Preuss. Akad. Wiss. Physik-Math, Band 24, 1930, S. 418.
[3]  K. H. Knuth. The Problem of Motion: The Statistical Mechanics of Zitterbewegung, 2014.

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Der Aharonov-Bohm-Effekt

Mit dem Aharonov-Bohm-Effekt wird beschrieben, dass ein geladenes Teilchen von einem elektromagnetischen Potenzial beeinflusst werden kann, selbst wenn am Ort des Teilchens kein magnetisches oder elektrisches Feld vorhanden ist^[1].

Dieser Effekt lässt sich beobachten, wenn ein Elektron an einem Solenoid vorbeifliegt. Bei einem Solenoid handelt es sich um ein kreisförmiges Gerät, das in sich selbst ein Magnetfeld erzeugt, indem es von einem elektrischen Strom durchflossen wird. In der Mitte des Solenoids herrscht ein Magnetfeld, während das Magnetfeld an der Außenseite vernachlässigbar ist. Außerhalb eines Solenoids existiert weder ein elektrisches noch ein magnetisches Feld, so dass ein Elektron nicht durch ein elektromagnetisches Potenzial beeinflusst werden sollte.

Tatsächlich wurde jedoch beobachtet, dass das Elektron durch ein elektromagnetisches Potenzial beeinflusst wird und aufgrund des Aharonov-Bohm-Effektes eine Phasenverschiebung erfährt^[2]. Wie sich dies in der Realität darstellt, lässt sich aus Abbildung 2 entnehmen: Auf die beiden Elektronen (blaue Linien), die an der Magnetspule vorbeifliegen, wirken aufgrund des elektromagnetischen Potenzials (grüne Kreise) unterschiedliche Kräfte (grüne Pfeile), obwohl die Magnetspule von einem Magnetfeld umgeben ist.

Abbildung 2. Zwei Elektronen, die beim Passieren eines Solenoids den
Aharonov-Bohm-Effekt erfahren^[2].

[1]  A. Kregar. Aharonov-Bohm Effect, 2011.
[2]  H. Batelaan and A. Tonomura. „The Aharonov-Bohm Effects; Variations on a Subtle Theme“. Physics Today, vol. 62, pp. 38-43, 2009.

3. ELECTRONS CHANGE PHASE AND THE ZITTERBEWEGUNG ENHANCES MATTERWAVES

3. Die Elektronen wechseln ihre Phase und die Zitterbewegung führt zu einer Verstärkung der Materiewellen

Die Phase, auf die hier Bezug genommen wird, ist die Phase der Zitterbewegung – also eine radiale Schwingung des Elektrons, die mit Lichtgeschwindigkeit erfolgt. Diese hat nichts mit der Geschwindigkeit des Elektrons zu tun, da es sich bei ihm um ein Fermion handelt und es sich daher nicht mit Lichtgeschwindigkeit c fortbewegen kann.

Die Materiewellen stellen als ein zentraler Baustein der Theorie der Quantenmechanik ein Beispiel für den Welle-Teilchen-Dualismus dar. Jegliche Materie weist ein wellenförmiges Verhalten auf. So kann beispielsweise ein Elektronenstrahl genauso gebrochen werden wie ein Lichtstrahl oder auch eine Wasserwelle.

Das Konzept, dass sich Materie wie eine Welle verhält, wurde von dem französischen Physiker Louis de Broglie im Jahr 1924 entwickelt. Es wird daher auch als de-Broglie-Hypothese bezeichnet.^[1] Die Materiewellen werden deshalb auch als de-Broglie-Wellen bezeichnet.

[1] Feynman, R., QED: The Strange Theory of Light and Matter, Penguin 1990 Edition, p. 84.

4. FORMATION OF ELECTRONS CLUSTERS IN PHASE

4. Die Bildung von Clustern aus Elektronen, die sich in Phase befinden

Mittels gepulster Spannungsschwankungen mit einer Dauer von dV/dT kommt es zur Bildung von Clustern aus Elektronen, welche in Phase mit der Zitterbewegung schwingen – und durch dieses Phänomen kommt es zu einer Verringerung der Entropie. Die Größe, in der sich diese kohärenten Elektronencluster bilden, liegt im Pikometermaßstab (10^‑12 m), also zwischen der Größe eines Atoms (10^‑10 m) und der Größe eines Atomkerns (10^‑15 m).

5. FROM THE PHASE 4 DERIVES A DECREASE OF ENTROPY, OF THERMAL CAPACITY AND OF LIBERTY DEGREES

5. Aus Stufe 4 resultiert eine Abnahme der Entropie, der Wärmekapazität sowie der Freiheitsgrade

Wenn sich die Elektronen in Phase mit der Zitterbewegung befinden, sinkt also ihre Entropie.

Bei der Entropie handelt es sich sowohl um ein wissenschaftliches Konzept als auch um eine messbare physikalische Eigenschaft, die zumeist mit einem Zustand der Unordnung, des Zufalls oder der Ungewissheit in Verbindung gebracht wird. Der Begriff und das Konzept kommen in den verschiedensten Bereichen zum Einsatz, von der klassischen Thermodynamik, wo sie erstmals festgestellt wurde, über die mikroskopische Beschreibung der Natur in der statistischen Physik bis hin zu den Grundsätzen der Informationstheorie^[1].

Das Konzept der Entropie wird durch zwei Hauptansätze beschrieben: die makroskopische Perspektive der klassischen Thermodynamik und die mikroskopische Beschreibung, die für die statistische Mechanik von zentraler Bedeutung ist. Beim klassischen Ansatz wird die Entropie anhand makroskopisch messbarer physikalischer Eigenschaften wie Masse, Volumen, Druck und Temperatur definiert. Bei der statistischen Definition der Entropie wird sie durch die Statistik der Bewegungen der mikroskopischen Bestandteile eines Systems bestimmt, die zunächst klassisch modelliert werden, z. B. in Form der Newtonschen Teilchen, die ein Gas bilden, und später quantenmechanisch (Photonen, Phononen, Spins usw.). Beide Ansätze bilden eine kohärente, einheitliche Sichtweise desselben Phänomens, wie es im Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zum Ausdruck kommt, der inzwischen universell auf physikalische Prozesse anwendbar ist.

[1]  Wehrl, Alfred. „General properties of entropy“. Reviews of Modern Physics. 50 (2): 221-260.

Bei der Wärmekapazität handelt es sich um eine physikalische Eigenschaft der Materie, die definiert ist als jene Wärmemenge, die einem Objekt zugeführt werden muss, um eine bestimmte Temperaturänderung zu bewirken.^[1] Die Wärmekapazität stellt eine extensive Eigenschaft dar. Die entsprechende intensive Eigenschaft ist die spezifische Wärmekapazität, welche per Division der Wärmekapazität eines Objektes durch seine Masse bestimmt wird.

[1]  Halliday, David; Resnick, Robert (2013). Fundamentals of Physics. Wiley. p. 524.

Unter einem Freiheitsgrad versteht man in der Physik bei der formalen Beschreibung des Zustandes eines physikalischen Systems einen unabhängigen physikalischen Parameter. Die Menge aller Zustände eines Systems wird dabei als Phasenraum des Systems bezeichnet, und die Freiheitsgrade des Systems bilden die Dimensionen des Phasenraumes.

So erfordert beispielsweise die Position eines Teilchens im dreidimensionalen Raum drei Positionskoordinaten. In gleicher Weise lassen sich die Richtung und die Geschwindigkeit, mit der sich ein Teilchen bewegt, durch drei Geschwindigkeitskomponenten beschreiben, die sich jeweils auf die drei Dimensionen des Raumes beziehen. Ist die zeitliche Entwicklung des Systems deterministisch (d. h., dass der Zustand zu einem bestimmten Zeitpunkt eindeutig die vergangene und die zukünftige Position und Geschwindigkeit als Funktion der Zeit bestimmt), so verfügt ein solches System über sechs Freiheitsgrade. Ist die Bewegung des Teilchens jedoch auf eine geringere Anzahl von Dimensionen beschränkt – muss sich das Teilchen beispielsweise entlang eines Drahtes oder auf einer festen Oberfläche bewegen –, so verfügt das System über weniger als sechs Freiheitsgrade. Andererseits kann ein System mit einem ausgedehnten Objekt, das sich drehen oder vibrieren kann, mehr als sechs Freiheitsgrade haben.

6. THEREFORE ENERGY IS TRANSFERRED TO ELECTRONS NOT IN PHASE

6. Somit wird Energie auf jene Elektronen übertragen, die sich nicht in Phase befinden

Über die in Schritt 4 beschriebene Abnahme der Entropie wird eine Energiemenge dE/dT verfügbar. Diese Energie wird auf jene Elektronen übertragen, die sich nicht in Phase befinden und infolgedessen mit der gewonnenen Energie aufgeladen werden.

7. ENERGY GAIN

7. Der Energiegewinn

Diese Energie, die an die Elektronen übergeht, welche sich nicht in Phase befinden, stellt jenen Energiegewinn dar, den der Ecat SKLep bereitstellt.

Welche Materialien kommen beim Ecat SKLep zum Einsatz und in welchen Mengen?

• Cu – Kupfer
• Se – Selen
• Li – Lithium
• H – Wasserstoff
• In – Indium
• Si – Silicium
• Ga – Gallium
• Al – Aluminium
• As – Arsen
• P – Phosphor
• TiO – Titan(II)-oxid
• Ge – Germanium
• Alumina – transparente Form von Aluminiumoxid

Alle verwendeten Materialien kommen in der Größenordnung von Gramm/Kilowatt zum Einsatz.

Sie alle sind am Ende der Produktlebensdauer vollständig recycelbar.

Stehen diese Materialien überall auf der Erde zur Verfügung?

Fast überall. Und zwar in Mengen, die um Größenordnungen über dem liegen, was wir für unsere Technologie benötigen, auch weil alle unsere Materialien am Ende der Lebensdauer des Ecat zu 100 % recycelbar sind, so dass sie in neuen Ecats wiederverwendet werden können.

Wie sieht es mit der Nachhaltigkeit der verwendeten Materialien aus? Sind alle Materialien unkritisch bezüglich ihrer Wechselwirkungen mit der Umwelt und dem Klima?

Ein eindeutiges Ja: Die Ecats emittieren keine Gase, keine Partikel und auch keine toxischen Substanzen irgendwelcher Art; selbst die akustischen Emissionen liegen unter 20 dB(A) (leiser als Flüstern).

Eine ausführliche Studie findet sich in der folgenden Publikation: Der E-Cat SK und Partikelwechselwirkungen mit großer Reichweite (2022) (in Englisch auf ResearchGate)