Gewinnung von Nullpunktsenergie - ein Verstoß gegen den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?: Unterschied zwischen den Versionen

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(Die Probleme bei der Gewinnung von Nullpunktsenergie – extrem kurzlebige Fluktuationen)
(Die mechanische Gewinnung von Energie)
 
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== Videobeschreibung ==
 
== Videobeschreibung ==
  
Mit Hilfe eines Verfahrens zur Casimir-Injektion konnten wir in Tausenden von Geräten die kontinuierliche Erzeugung von elektrischer Energie nachweisen. Verstößt dies nun gegen den [https://de.wikipedia.org/wiki/Zweiter_Hauptsatz_der_Thermodynamik Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik], wenn man davon ausgeht, dass die Quelle für die Energie in Nullpunktsfluktuationen (ZPF) liegt? Die Antwort hängt von der [https://de.wikipedia.org/wiki/Entropie Entropie] ab und davon, auf welche Version des Gesetzes man sich bezieht, sowie vom Ursprung der ZPF: (I) die standardmäßige Auffassung der [https://de.wikipedia.org/wiki/Quantenphysik Quantenphysik], wonach es sich bei der Nullpunktsenergie um eine allgegenwärtige Erscheinung handelt; (II) die [https://en.wikipedia.org/wiki/Stochastic_electrodynamics Stochastische Elektrodynamik], nach der die ZPF auf klassische [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetisches_Feld elektromagnetische Felder] zurückzuführen sind; oder (III) ein Modell, bei dem die ZPF letztendlich thermischen Ursprungs sind.
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Mit Hilfe eines Verfahrens zur Casimir-Injektion konnten wir in Tausenden von Beuelementen die kontinuierliche Erzeugung von elektrischer Energie nachweisen. Verstößt dies nun gegen den [https://de.wikipedia.org/wiki/Zweiter_Hauptsatz_der_Thermodynamik Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik], wenn man davon ausgeht, dass die Quelle für die Energie in Nullpunktsfluktuationen (ZPF) liegt? Die Antwort hängt von der [https://de.wikipedia.org/wiki/Entropie Entropie] ab und davon, auf welche Version des Gesetzes man sich bezieht, sowie vom Ursprung der ZPF: (I) die standardmäßige Auffassung der [https://de.wikipedia.org/wiki/Quantenphysik Quantenphysik], wonach es sich bei der Nullpunktsenergie um eine allgegenwärtige Erscheinung handelt; (II) die [https://en.wikipedia.org/wiki/Stochastic_electrodynamics Stochastische Elektrodynamik], nach der die ZPF auf klassische [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetisches_Feld elektromagnetische Felder] zurückzuführen sind; oder (III) ein Modell, bei dem die ZPF letztendlich thermischen Ursprungs sind.
  
 
Garret Moddel ist Professor für Elektro-, Computer- und Energietechnik an der [https://de.wikipedia.org/wiki/University_of_Colorado_Boulder Universität von Colorado]. Seine Forschungsgruppe befasst sich mit neuen Technologien zur Energieumwandlung sowie mit weiteren wissenschaftlichen Themen, die in den Randbereichen unseres Verstehens angesiedelt sind. Vor seiner akademischen Laufbahn arbeitete er in einem Start-up-Unternehmen für Solarzellen im [https://de.wikipedia.org/wiki/Silicon_Valley Silicon Valley], wo er vom Unternehmergeist ergriffen wurde, der ihn bis heute nicht mehr losgelassen hat. Garret erlangte einen [https://en.wikipedia.org/wiki/Bachelor_of_Engineering BSEE]-Abschluss in [https://de.wikipedia.org/wiki/Stanford_University Stanford] sowie einen [https://en.wikipedia.org/wiki/Master_of_Science MS-] und einen [https://de.wikipedia.org/wiki/Ph.D. PhD-]Abschluss in angewandter Physik in [https://de.wikipedia.org/wiki/Harvard_University Harvard].
 
Garret Moddel ist Professor für Elektro-, Computer- und Energietechnik an der [https://de.wikipedia.org/wiki/University_of_Colorado_Boulder Universität von Colorado]. Seine Forschungsgruppe befasst sich mit neuen Technologien zur Energieumwandlung sowie mit weiteren wissenschaftlichen Themen, die in den Randbereichen unseres Verstehens angesiedelt sind. Vor seiner akademischen Laufbahn arbeitete er in einem Start-up-Unternehmen für Solarzellen im [https://de.wikipedia.org/wiki/Silicon_Valley Silicon Valley], wo er vom Unternehmergeist ergriffen wurde, der ihn bis heute nicht mehr losgelassen hat. Garret erlangte einen [https://en.wikipedia.org/wiki/Bachelor_of_Engineering BSEE]-Abschluss in [https://de.wikipedia.org/wiki/Stanford_University Stanford] sowie einen [https://en.wikipedia.org/wiki/Master_of_Science MS-] und einen [https://de.wikipedia.org/wiki/Ph.D. PhD-]Abschluss in angewandter Physik in [https://de.wikipedia.org/wiki/Harvard_University Harvard].
 
  
 
== Die Extrahierung von Nullpunktsenergie: Verstößt sie gegen den Zweiten Hauptsatz? ==
 
== Die Extrahierung von Nullpunktsenergie: Verstößt sie gegen den Zweiten Hauptsatz? ==
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Wir werden uns mit dem [https://de.wikipedia.org/wiki/Zweiter_Hauptsatz_der_Thermodynamik Zweiten] und auch mit dem [https://de.wikipedia.org/wiki/Erster_Hauptsatz_der_Thermodynamik Ersten Hauptsatz der Thermodynamik] befassen sowie mit der Frage, ob es sich hier um eine Verletzung dieser Gesetze handelt.
 
Wir werden uns mit dem [https://de.wikipedia.org/wiki/Zweiter_Hauptsatz_der_Thermodynamik Zweiten] und auch mit dem [https://de.wikipedia.org/wiki/Erster_Hauptsatz_der_Thermodynamik Ersten Hauptsatz der Thermodynamik] befassen sowie mit der Frage, ob es sich hier um eine Verletzung dieser Gesetze handelt.
  
Und schließlich werde ich Ihnen noch einige Fragen zu all diesen Phänomenen stellen.
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Und schließlich werde ich noch einige Fragen zu all diesen Phänomenen aufwerfen.
 
 
  
 
== Was ist Vakuumenergie? – Die erste Theorie von Planck (1900) ==
 
== Was ist Vakuumenergie? – Die erste Theorie von Planck (1900) ==
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Es kommt also zu einem, wie ich ihn nenne, Casimir-Doping-Effekt: Je mehr [https://de.wikipedia.org/wiki/Mode_(Physik) Moden] im engen Hohlraum ausgeschlossen werden können, umso stärker sinkt der Widerstand des Bauelementes.
 
Es kommt also zu einem, wie ich ihn nenne, Casimir-Doping-Effekt: Je mehr [https://de.wikipedia.org/wiki/Mode_(Physik) Moden] im engen Hohlraum ausgeschlossen werden können, umso stärker sinkt der Widerstand des Bauelementes.
  
Diesen Befund haben wir Anfang letzten Jahres in einem Forschungsartikel in der [https://de.wikipedia.org/wiki/Physical_Review Physical Review] veröffentlicht. Und erst kürzlich hat [https://facultyprofiles.tufts.edu/lawrence-ford/about Larry Ford] einige seiner Theorien auf diese Frage angewandt.
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Diesen Befund haben wir Anfang letzten Jahres in einem [https://journals.aps.org/prresearch/pdf/10.1103/PhysRevResearch.3.L022007 Forschungsartikel] in der [https://de.wikipedia.org/wiki/Physical_Review Physical Review] veröffentlicht. Und erst kürzlich hat [https://facultyprofiles.tufts.edu/lawrence-ford/about Larry Ford] einige seiner Theorien auf diese Frage angewandt.
  
 
Er hat dazu festgestellt: Ja, es sieht in der Tat plausibel danach aus, dass der Casimir-Hohlraum wirklich eine gewisse [https://de.wiktionary.org/wiki/Injektion Injektion] in die Metall-Isolator-Metall-Struktur [https://de.wiktionary.org/wiki/induzieren induziert], welche dann zu einer Verringerung des [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Widerstand Widerstandes] führen könnte.
 
Er hat dazu festgestellt: Ja, es sieht in der Tat plausibel danach aus, dass der Casimir-Hohlraum wirklich eine gewisse [https://de.wiktionary.org/wiki/Injektion Injektion] in die Metall-Isolator-Metall-Struktur [https://de.wiktionary.org/wiki/induzieren induziert], welche dann zu einer Verringerung des [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Widerstand Widerstandes] führen könnte.
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[https://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle Solarzellen] arbeiten normalerweise im ersten [https://de.wikipedia.org/wiki/Quadrant Quadranten]. Unsere Bauelemente arbeiten im dritten Quadranten, also in jenem Quadranten, der für die Energieproduktion steht.
 
[https://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle Solarzellen] arbeiten normalerweise im ersten [https://de.wikipedia.org/wiki/Quadrant Quadranten]. Unsere Bauelemente arbeiten im dritten Quadranten, also in jenem Quadranten, der für die Energieproduktion steht.
  
Wir erzeugen mit unseren Bauelementen also tatsächlich Energie. Und bei einigen unserer besseren Geräte zeigt sich eine beträchtliche Leistungsabgabe. Auf den [https://de.wikipedia.org/wiki/Quadratmeter Quadratmeter] gerechnet haben wir etwa 70 [https://de.wikipedia.org/wiki/Watt_(Einheit) Watt] erzielt.
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Wir erzeugen mit unseren Bauelementen also tatsächlich Energie. Und bei einigen unserer besseren Bauelemente zeigt sich eine beträchtliche Leistungsabgabe. Auf den [https://de.wikipedia.org/wiki/Quadratmeter Quadratmeter] gerechnet haben wir etwa 70 [https://de.wikipedia.org/wiki/Watt_(Einheit) Watt] erzielt.
  
 
An dieser Stelle muss ich allerdings einschränkend darauf hinweisen, dass es sich hier um äußerst kleine Bauelemente handelt. Noch haben wir es nicht geschafft, großflächige Geräte herzustellen.
 
An dieser Stelle muss ich allerdings einschränkend darauf hinweisen, dass es sich hier um äußerst kleine Bauelemente handelt. Noch haben wir es nicht geschafft, großflächige Geräte herzustellen.
  
 
Wenn all dies tatsächlich auf die [https://de.wikipedia.org/wiki/Nullpunktsenergie Nullpunktsenergie] zurückzuführen ist, würde es bedeuten, dass für den Fall eines vergrößerten Casimir-Hohlraumes und somit des Ausschlusses einer geringeren Anzahl von [https://de.wikipedia.org/wiki/Mode_(Physik) Moden] eine niedrigere [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Stromst%C3%A4rke Stromstärke] zu erwarten ist.
 
Wenn all dies tatsächlich auf die [https://de.wikipedia.org/wiki/Nullpunktsenergie Nullpunktsenergie] zurückzuführen ist, würde es bedeuten, dass für den Fall eines vergrößerten Casimir-Hohlraumes und somit des Ausschlusses einer geringeren Anzahl von [https://de.wikipedia.org/wiki/Mode_(Physik) Moden] eine niedrigere [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Stromst%C3%A4rke Stromstärke] zu erwarten ist.
 
  
 
== Der Einfluss der Größe des Hohlraumes ==
 
== Der Einfluss der Größe des Hohlraumes ==
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Und genau das ist es, was wir beobachten können. Dies hier zeigt nun den [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Kurzschluss Kurzschlussstrom] in Abhängigkeit von der Größe des Hohlraumes. Und je größer der Hohlraum ist – ganz gleich, ob es sich um das organische [https://de.wikipedia.org/wiki/Polymethylmethacrylat PMMA] oder um das kristalline [https://de.wikipedia.org/wiki/Siliciumdioxid SiO2] handelt –, umso stärker sinkt die [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Stromst%C3%A4rke Stromstärke].
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Und genau das ist es, was wir beobachten können. Dies hier zeigt nun den [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Kurzschluss Kurzschlussstrom] in Abhängigkeit von der Größe des Hohlraumes. Und je größer der Hohlraum ist – ganz gleich, ob es sich um das organische [https://de.wikipedia.org/wiki/Polymethylmethacrylat PMMA] oder um das kristalline [https://de.wikipedia.org/wiki/Siliciumdioxid SiO<sub><small>2</small></sub>] handelt –, umso stärker sinkt die [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Stromst%C3%A4rke Stromstärke].
  
 
Es gibt noch eine Reihe weiterer Messungen, die wir an diesen Bauelementen vorgenommen haben, die ich jetzt aus Zeitgründen allerdings nicht vorstellen werde. Über diese haben wir bereits früher gesprochen.
 
Es gibt noch eine Reihe weiterer Messungen, die wir an diesen Bauelementen vorgenommen haben, die ich jetzt aus Zeitgründen allerdings nicht vorstellen werde. Über diese haben wir bereits früher gesprochen.
 
  
 
== Wie verlässlich sind die Ergebnisse? ==
 
== Wie verlässlich sind die Ergebnisse? ==
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Wie wäre es zum Beispiel mit einer externen Energiequelle? Diese darf auch gerne die [https://de.wikipedia.org/wiki/Kosmische_Strahlung kosmische Strahlung] zur Grundlage haben.
 
Wie wäre es zum Beispiel mit einer externen Energiequelle? Diese darf auch gerne die [https://de.wikipedia.org/wiki/Kosmische_Strahlung kosmische Strahlung] zur Grundlage haben.
  
Der stärkste Fluss an kosmischer Strahlung stammt von unserer [https://de.wikipedia.org/wiki/Sonne Sonne], und mit diesem kommen etwa 10 000 Teilchen pro Quadratmeter und Sekunde. In Anbetracht der Größe unseres Bauelementes hieße das, dass alle 160 Jahre ein kosmisches Teilchen auf unser Bauelement trifft.
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Der stärkste Fluss an kosmischer Strahlung stammt von unserer [https://de.wikipedia.org/wiki/Sonne Sonne], und mit diesem kommen etwa 10&#8239;000 Teilchen pro Quadratmeter und Sekunde. In Anbetracht der Größe unseres Bauelementes hieße das, dass alle 160 Jahre ein kosmisches Teilchen auf unser Bauelement trifft.
  
 
Wir scheinen es da also mit einer Strömung zu tun zu haben, die wesentlich stärker ausgeprägt ist als das soeben beschriebene Szenario. Ich bezweifle also, dass es sich um die kosmische Strahlung handelt.
 
Wir scheinen es da also mit einer Strömung zu tun zu haben, die wesentlich stärker ausgeprägt ist als das soeben beschriebene Szenario. Ich bezweifle also, dass es sich um die kosmische Strahlung handelt.
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Soweit also die Ergebnisse.
 
Soweit also die Ergebnisse.
 
  
 
== Zum Inhalt – Virtuelle Teilchen und schneller Einfang ==
 
== Zum Inhalt – Virtuelle Teilchen und schneller Einfang ==
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Der Schlüssel zum Verständnis dieser Frage liegt in den [https://de.wikipedia.org/wiki/Evaneszenz evaneszenten] [https://de.wikipedia.org/wiki/Mode_(Physik) Moden], da es sich bei den aus der [https://de.wikipedia.org/wiki/Optik Optik] bekannten [https://de.wikipedia.org/wiki/Evaneszenz evaneszenten Wellen] in Wirklichkeit um virtuelle Photonen handelt – hinter beiden verbirgt sich ein und dasselbe Phänomen.
 
Der Schlüssel zum Verständnis dieser Frage liegt in den [https://de.wikipedia.org/wiki/Evaneszenz evaneszenten] [https://de.wikipedia.org/wiki/Mode_(Physik) Moden], da es sich bei den aus der [https://de.wikipedia.org/wiki/Optik Optik] bekannten [https://de.wikipedia.org/wiki/Evaneszenz evaneszenten Wellen] in Wirklichkeit um virtuelle Photonen handelt – hinter beiden verbirgt sich ein und dasselbe Phänomen.
  
Schauen wir uns also die evaneszenten Wellen einmal genauer an, um festzustellen, ob sich aus ihnen ein gewisses Verständnis gewinnen lässt
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Schauen wir uns also die evaneszenten Wellen einmal genauer an, um festzustellen, ob sich aus ihnen ein gewisses Verständnis gewinnen lässt.
 
 
  
 
== Eine Analogie: Die Totalreflexion ==
 
== Eine Analogie: Die Totalreflexion ==
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Bei vielen früheren Konzepten zur Gewinnung von [https://de.wikipedia.org/wiki/Nullpunktsenergie Nullpunktsenergie] ging es im Wesentlichen darum, die beiden Hohlraumplatten gegeneinander zu bewegen, um daraus Energie zu gewinnen. Zu diesem Thema gibt es eine renommierte [https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.30.1700 Abhandlung von Forward]. Und das würde in der Tat zu einer Verringerung der [https://de.wikipedia.org/wiki/Entropie Entropie] führen.
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Bei vielen früheren Konzepten zur Gewinnung von [https://de.wikipedia.org/wiki/Nullpunktsenergie Nullpunktsenergie] ging es im Wesentlichen darum, die beiden Hohlraumplatten gegeneinander zu bewegen, um daraus Energie zu gewinnen. Zu diesem Thema gibt es eine renommierte [http://www.calphysics.org/articles/Forward1984.pdf Abhandlung von Forward]. Und das würde in der Tat zu einer Verringerung der [https://de.wikipedia.org/wiki/Entropie Entropie] führen.
  
 
Darüber hinaus gibt es noch ein weiteres Problem, auf das ich hier aber nicht weiter eingehen werde. Und das besteht darin, dass es sich bei der Casimir-Kraft um eine [https://de.wikipedia.org/wiki/Konservative_Kraft konservative Kraft] handelt, aus der man nicht mehr herausholen kann, als man in sie hineinsteckt.
 
Darüber hinaus gibt es noch ein weiteres Problem, auf das ich hier aber nicht weiter eingehen werde. Und das besteht darin, dass es sich bei der Casimir-Kraft um eine [https://de.wikipedia.org/wiki/Konservative_Kraft konservative Kraft] handelt, aus der man nicht mehr herausholen kann, als man in sie hineinsteckt.
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Der Casimir-Hohlraum stellt ein [https://de.wiktionary.org/wiki/station%C3%A4r stationäres] Instrument dar, welches dazu dient, das Bauelement am Laufen zu halten.
 
Der Casimir-Hohlraum stellt ein [https://de.wiktionary.org/wiki/station%C3%A4r stationäres] Instrument dar, welches dazu dient, das Bauelement am Laufen zu halten.
 
  
 
== Die Verletzung des Zweiten Hauptsatzes: Eine Abnahme der Entropie im Quantenvakuum? ==
 
== Die Verletzung des Zweiten Hauptsatzes: Eine Abnahme der Entropie im Quantenvakuum? ==
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== Das diesbezügliche Patent ==
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<br>[[Patent US11258379B2 - Quantum Noise Power Devices - Moddel|Patent US11258379B2 - Quantum Noise Power Devices - Moddel]]
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[[Kategorie:Video]]
 
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Aktuelle Version vom 26. Juni 2022, 18:55 Uhr


Video
Garret-Moddel 320x180.jpg
Garret Moddel
Plattform youtube.com
Kanal Society for Scientific Exploration
URL youtube.com/watch?v=z6_KKXTbTyg
Datum 18.03.2022
Länge 56 Minuten, 52 Sekunden


Videobeschreibung

Mit Hilfe eines Verfahrens zur Casimir-Injektion konnten wir in Tausenden von Beuelementen die kontinuierliche Erzeugung von elektrischer Energie nachweisen. Verstößt dies nun gegen den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, wenn man davon ausgeht, dass die Quelle für die Energie in Nullpunktsfluktuationen (ZPF) liegt? Die Antwort hängt von der Entropie ab und davon, auf welche Version des Gesetzes man sich bezieht, sowie vom Ursprung der ZPF: (I) die standardmäßige Auffassung der Quantenphysik, wonach es sich bei der Nullpunktsenergie um eine allgegenwärtige Erscheinung handelt; (II) die Stochastische Elektrodynamik, nach der die ZPF auf klassische elektromagnetische Felder zurückzuführen sind; oder (III) ein Modell, bei dem die ZPF letztendlich thermischen Ursprungs sind.

Garret Moddel ist Professor für Elektro-, Computer- und Energietechnik an der Universität von Colorado. Seine Forschungsgruppe befasst sich mit neuen Technologien zur Energieumwandlung sowie mit weiteren wissenschaftlichen Themen, die in den Randbereichen unseres Verstehens angesiedelt sind. Vor seiner akademischen Laufbahn arbeitete er in einem Start-up-Unternehmen für Solarzellen im Silicon Valley, wo er vom Unternehmergeist ergriffen wurde, der ihn bis heute nicht mehr losgelassen hat. Garret erlangte einen BSEE-Abschluss in Stanford sowie einen MS- und einen PhD-Abschluss in angewandter Physik in Harvard.

Die Extrahierung von Nullpunktsenergie: Verstößt sie gegen den Zweiten Hauptsatz?

Pic-p01-cover 640x481.jpg

Im letzten Jahr (2021) habe ich auf der APE-Konferenz und ebenso auf der letzten SSE-Konferenz über die Gewinnung von Nullpunktsenergie gesprochen.

Heute möchte ich kurz auf deren Ergebnisse eingehen und die Diskussion dann auf die Frage ausdehnen, worin die zugrundeliegenden Prinzipien für das, was hier geschieht, bestehen.

Verletzen wir hier den Zweiten Hauptsatz? Und – Spoilerwarnung – es erweist sich als eher mehrdeutig.


Zum Inhalt – Über die Nullpunktsenergie

Pic-p02-contents 640x481.png

Werfen wir also einen Blick auf die Inhalte, die wir behandeln werden.

Ich werde über die Nullpunktsenergie im Allgemeinen sprechen und darüber, welche Probleme sich im Zusammenhang mit ihrer Gewinnung ergeben.

Dann sprechen wir über unser Bauelement und darüber, wie wir diese Energie tatsächlich nutzbar machen könnten und welche Ergebnisse wir dabei bereits erzielt haben.

Anschließend gehe ich auf das Thema der virtuellen Teilchen ein, denn diese stellen im Rahmen des Quantenvakuums ein grundlegendes und einigermaßen rätselhaftes Phänomen dar.

Wir werden uns mit dem Zweiten und auch mit dem Ersten Hauptsatz der Thermodynamik befassen sowie mit der Frage, ob es sich hier um eine Verletzung dieser Gesetze handelt.

Und schließlich werde ich noch einige Fragen zu all diesen Phänomenen aufwerfen.

Was ist Vakuumenergie? – Die erste Theorie von Planck (1900)

Pic-p03-what-is-vacuum-energy 640x481.png

Beginnen wir also damit, dass wir ganz allgemein über die Nullpunktsenergie sprechen.

Wir wissen, dass der Gesamthintergrund von elektromagnetischen Feldern erfüllt ist. Im Jahr 1900 lieferte Planck die Beschreibung für dieses Spektrum, welche allseits als Plancksches Gesetz bekannt ist. Es handelt sich dabei um die erste Theorie, die aufzeigt, dass es sich bei der Verteilung des elektromagnetischen Feldes bei einer bestimmten Temperatur um eine Funktion eben dieser Temperatur handelt.


Was ist Vakuumenergie? – Die zweite Theorie von Planck (1911)

Pic-p04-what-is-vacuum-energy 640x481.png

1911 erweiterte er seine Theorie dann zu einer zweiten Theorie, in der er davon spricht, dass sich ein zusätzlicher Term erforderlich macht, der einen von der Temperatur unabhängigen Term darstellt. Dieser Term wurde dann als Term der Nullpunktsenergie bekannt, da er auch in Abwesenheit jeglicher Wärmeenergie existiert.

Wir werden später noch feststellen, dass dieser Term immer wieder auftaucht.


Was ist Vakuumenergie? – Die Energiedichte als eine Funktion der Photonenenergie

Pic-p05-what-is-vacuum-energy 640x481.png

Wenn wir uns nun also das Spektrum ansehen, so handelt es sich um eine Darstellung der Energiedichte des elektromagnetischen Spektrums in ihrer Abhängigkeit von der Photonenenergie, wie sie hier (links) unten abgebildet ist.

Da haben wir die infraroten Photonen, die Photonen des sichtbaren Lichts und schließlich das ultraviolette Licht. Und wir sehen das Spektrum des Schwarzkörpers – die wohlbekannte Plancksche Verteilung. Diese verschwindet um so mehr, je weiter wir uns dem sichtbaren Licht nähern. Das ist der Grund dafür, dass wir bei Raumtemperatur nicht die gesamte Strahlung um uns herum sehen können – sie liegt im Infrarotbereich.

Doch es gibt da diese Strahlung, die sich mit der dritten Potenz ihrer Frequenz nach oben erstreckt und aus diesem letzten Term der Nullpunktsenergie („zero-point“) besteht. Und das ist die Quantenvakuumenergie, von der wir hier sprechen.

Die Frage ist nun: Können wir sie nutzen? Die erste Frage wird sein: Wie viel Energie ist da überhaupt?


Was ist Vakuumenergie? – Die Leistung, die sich aus ihr ziehen lässt

Pic-p06-what-is-vacuum-energy2 640x481.png

Dies hier stellt die Energie dar.

Ich habe da mal eine kleine Berechnung angestellt, um zu sehen, welche Leistung sich daraus gewinnen lässt und vor allem, wie hoch die Stromstärke ausfällt. Nehmen wir einmal die gesamte Vakuumenergie, also die Nullpunktsenergie von großen Wellenlängen bis hin zu etwa 4 Elektronenvolt, was etwa 0,3 Mikrometer entspricht. Der Strom, der sich aus diesem Photonenfluss ziehen ließe, sollte man diesen in Form der Photonen einfangen können, ist gigantisch – er beläuft sich auf 1,7 Gigaampere pro Quadratmeter. Und davon gibt es jede Menge.

Dies sollte es uns schon wert sein zu untersuchen, ob seine Nutzung möglich ist.

Ursprünglich wurde diese Nullpunktsenergie von Planck eingeführt, richtig verstanden hat man sie aber erst im Zusammenhang mit der Unschärferelation. Die Unschärferelation lässt sich, wie Sie sicher wissen, auf unterschiedliche Weise zum Ausdruck bringen. Die eine besagt, dass die Unschärfe der Energie multipliziert mit der Unschärfe der Zeit an bestimmte Grenzen stößt. Es lassen sich nicht beide mit absoluter Genauigkeit bestimmen.

Die Konsequenz, die sich daraus ergibt, besteht darin, dass es zu Fluktuationen kommen muss. Und je kürzer der Zeitraum ist, über den wir diese Fluktuationen betrachten, umso größer kann die Energie sein. Will man also nennenswerte Mengen an Energie gewinnen, so ist dies nur für sehr kurze Zeiträume möglich.


Die Probleme bei der Gewinnung von Nullpunktsenergie

Pic-p07-issues-in-harvesting 640x481.png

Worin bestehen nun die Probleme bei dem Versuch, diese Energie zu gewinnen? Zu dieser Frage laufen eine ganze Reihe verschiedener Diskussionen. Ich möchte kurz über zwei grundlegende Probleme sprechen, die sich aus dem Versuch ergeben, diese Energie zu gewinnen.

Das eine besteht darin, dass wir es hier mit dem allgemeinen Grundzustand zu tun haben. Und da es sich eben um den allgemeinen Grundzustand handelt, bedeutet dies, dass sich kein Fluss herbeiführen lässt, indem man irgendeine Veränderung in der Dichte herbeiführt, denn diese ist überall dieselbe.

Zum anderen sind diese Fluktuationen extrem kurzlebig.

Schauen wir uns also einmal Punkt für Punkt an, ob sich der Grundzustand verändern lässt – und die meisten von Ihnen werden bereits wissen, dass dies tatsächlich möglich ist.


Die Nutzung geometrieabhängiger Energieunterschiede des Grundzustandes

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Es wäre ein bisschen so, als hätte man einen Ozean, einen Meeresspiegel. Und wir könnten dann ganz unvermittelt, so wie Moses es tat, eine kleine Region des Meeres freilegen, die sich bis dahin auf einem niedrigeren Niveau befunden hat.

Wenn es uns also möglich wäre, mit Hilfe der Vakuumenergie eine bestimmte Region abzusenken, die sich ohnehin schon auf einem niedrigeren Niveau befindet, könnten wir eine Strömung hervorrufen. Und genau dies lässt sich mit einem Casimir-Hohlraum bewerkstelligen.


Der Casimir-Hohlraum

Pic-p09-casimir-cavity 640x481.png

Die meisten von Ihnen werden wissen, dass dieses Phänomen im Jahr 1948 von Casimir entdeckt wurde und dass seine Wirkungsweise am Ende des 20. Jahrhunderts endgültig bewiesen wurde.

Die Grundidee besteht darin, dass man zwei eng beieinander liegende Spiegel hat. Zwischen diesen Spiegeln herrscht die Randbedingung, dass das elektrische Feld gegen null geht. Und so besteht dort nur eine begrenzte Anzahl von Moden.

Es handelt sich also nur um eine ganzzahlige Anzahl von Halbwellenlängen, die in diesem Bereich existieren können, während sich außerhalb davon das volle Spektrum findet. Folglich existiert außerhalb mehr Strahlungsenergie als innerhalb.

Es besteht somit eine Nettokraft und die beiden Platten sollten zusammenprallen. Und in der Tat, genau das tun sie.

Was ich daraus für die heutige Diskussion mitnehmen möchte, ist die Feststellung, dass es sich hier um eine Form von Blockade handelt, durch die innerhalb des Spektrums der Nullpunktsenergie über alle Wellenlängen hinweg sämtliche niederfrequenten Moden blockiert werden.


Die Probleme bei der Gewinnung von Nullpunktsenergie – extrem kurzlebige Fluktuationen

Pic-p10-issues-in-harvesting-b 640x481.png

Wir haben über die Veränderung des Grundzustandes gesprochen, aber wie verhält es sich nun mit diesen kurzlebigen Fluktuationen?

Es gibt da eine Quantenungleichung, die Larry Ford vor Jahren entwickelt hat. Diese besagt, dass eine bestimmte Menge Energie [math]\Delta E[/math] für eine bestimmte Zeit [math]\Delta t[/math] aus dem Quantenvakuum entnommen werden kann. Folglich handelt es sich hier um so etwas wie eine Unschärferelation.

Ich setze dies hier in den Unschärfeformalismus ein, obwohl es sich hier vielleicht gar nicht um [math]\hbar / 2[/math], also um die Plancksche Konstante [math]h / 4 \pi[/math], handelt. Stattdessen könnte es sich auch um eine andere Zahl handeln. Alles in allem geht es aber um so etwas wie das.

Die grundlegende Idee besteht also darin, dass es eine Strahlung geben kann, die über eine beträchtliche Menge an Energie [math]\Delta E[/math] verfügt, wenn man diese nur kurz genug betrachtet.

Diese Sachen springen also laufend in die Existenz und wieder aus ihr heraus. Es sind Photonen und Paare von virtuellen Teilchen, die da ständig in die Existenz hinein- und wieder aus ihr herausspringen.

Um wie viel Energie geht es hier, und um wie viel Zeit?

Nehmen wir einmal an, wir hätten da Licht von 2 eV, bei dem es sich um rotes Licht handelt, dann würde dies bedeuten, dass unsere zeitliche Unschärfe oder eben auch die Zeit, für die es geliehen werden kann, weniger als eine Femtosekunde beträgt, genauer etwa ein Zehntel einer Femtosekunde, also extrem kurz ist – es handelt sich somit um eine extrem flüchtige Sache.

Es geht also darum, sich Energie aus dem Vakuum zu leihen.

Was würde passieren, wenn wir uns diese Energie auf ganz raffinierte Weise leihen würden, nur um sie dann sofort einzufangen? Was würde in diesem Fall passieren? Ließe sich so etwas überhaupt bewerkstelligen?

Die herkömmliche Physik hat sich damit noch nicht beschäftigt.

Zum Inhalt – Unser Bauelement und seine Ergebnisse

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Nachdem wir jetzt über die Nullpunktsenergie gesprochen haben, kommen wir nun zu unseren Bauelementen und anschließend zu den erzielten Ergebnissen.


Die Durchtunnelung einer Metall-Isolator-Metall-Barriere in Gegenwart von Strahlung der Nullpunktsenergie – Teil 1

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Das Basisbauelement besteht aus einer Metall-Isolator-Metall-Struktur. Es handelt sich dabei um eine sehr dünne, halbtransparente Metallschicht, des Weiteren um einen sehr dünnen Isolator, der es den Elektronen ermöglicht, diese Sperrschicht zu durchtunneln oder zu überspringen, sowie um ein etwas dickeres metallisches Trägermaterial.

Wenn wir uns nun vorstellen, dass sich das Ganze im stationären Gleichgewichtszustand befindet, dann verfügen wir in dem Basismetall über Moden der Nullpunktsenergie, welche sich vorwiegend durch sichtbares Licht und seine Energien auszeichnen, und dies wiederum überwiegend in Form von Plasmonen. Und so werden diese Plasmonen auch eine bestimmte Verteilung aufweisen.

Es wird zu Fluktuationen kommen, die in der Lage sind, ein ausreichend heißes Elektron zu erzeugen, welches es schafft, die Barriere zum oberen Metall zu überwinden.

In ähnlicher Weise werden diese Plasmonen im oberen Metall durch die Nullpunktsenergie angetrieben, wodurch Elektronen erzeugt werden, welche in die entgegengesetzte Richtung wandern können.

Da die obere Metallschicht aber etwas dünner ist, entstehen die Elektronen dort in geringerer Zahl.

Andererseits existieren da aber auch die externen Moden der Vakuumenergie. Und diese externen Moden der Vakuumenergie können einem Elektron mittels des photoelektrischen Effektes Energie zuführen.

Dieses Elektron, also dieses heiße Elektron, könnte dann in der Lage sein, die dünne Metallschicht zu durchqueren, den Isolator zu überwinden und auf diese Weise zur unteren Metallschicht vorzudringen.

Befindet sich das Ganze im Gleichgewicht, dann sind beide Pfeile ausgeglichen. Dann gibt es keinen Nettofluss.

Dabei bin ich noch gar nicht auf die Details virtueller Teilchen oder dergleichen eingegangen, obwohl hier eine größere Vielfalt an Nuancen vorliegt.


Die Durchtunnelung einer Metall-Isolator-Metall-Barriere in Gegenwart von Strahlung der Nullpunktsenergie – Teil 2

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Und jetzt setzen wir dem Ganzen noch einen Casimir-Hohlraum obendrauf.

Soeben haben wir herausgefunden, dass ein Casimir-Hohlraum niederfrequente Moden blockiert.

Das hat wiederum zur Folge, dass aus dem Nullpunktsfeld weniger elektromagnetische Moden auf die obere Schicht einwirken, was in einer verringerten Größe des Pfeiles zum Ausdruck kommt. Zumindest rein rechnerisch haben wir dieses Gleichgewicht nun durchbrochen.

Und damit ist es zu einer Veränderung des detaillierten Gleichgewichtes zwischen unten und oben gekommen. Nun besteht ein Nettoelektronenfluss von unten nach oben.

Ich möchte nicht behaupten, dass es sich hierbei in irgendeiner Weise um ein stringentes Modell handelt. Es stellt lediglich ein rein gedankliches Konzept von all dem dar, was hier vor sich geht.


Das Bauelement

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Dies hier (Grafik in der Mitte) stellt also nun die Grundstruktur unseres Bauelementes dar. Die konkrete Umsetzung findet sich in dieser Abbildung hier (rechts unten).

Den Ausgangspunkt bildet ein Siliziumsubstrat, das mit Siliziumdioxid beschichtet ist. Darauf wird eine metallische Grundschicht aus Nickel aufgebracht, darauf wiederum eine sehr dünne Schicht eines Doppelisolators aus Nickel- und Aluminiumoxid und darauf schließlich eine dünne Schicht aus Palladium.

Um den darüber liegenden Hohlraum, den Casimir-Hohlraum, auszubilden, wäre es hilfreich, wenn dies auf dem Wege einer Vakuumabscheidung geschehen könnte. Doch leider meint der Begriff der Vakuumabscheidung nicht die Abscheidung eines Vakuums. Gemeint ist damit, dass hiermit eine Art dünnes, transparentes Medium aufgebracht werden soll. Als transparentes Medium verwenden wir dafür entweder ein organisches Material oder ein Glas, auf das dann der Spiegel aufgetragen wird.

Der Messschaltkreis (roter Rahmen) befindet sich im MIM-Bauelement zwischen diesen beiden Metallelektroden.

Dies hier (Abbildung rechts unten) zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines unserer Bauelemente.

Wie man erkennen kann, sind diese sehr klein. Ihre Abmessungen betragen etwa ein Zehntel mal zwei Zehntel eines Mikrometers.

Also sind wir daran gegangen, diese Bauelemente zu fertigen. Ich möchte hier nicht auf die gesamte Geschichte eingehen. Darüber habe ich bereits in unserer vorangegangenen Gesprächsrunde berichtet.

Stattdessen werde ich gleich zu den Ergebnissen kommen.


Die Änderung des Widerstandes gemäß der Strom-Spannungs-Kennlinie

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Wir haben es hier also mit einer signifikanten Veränderung in der Strom-Spannungs-Kennlinie zu tun. Dieser Strom stellt eine Funktion der Spannung dar.

Die rote Linie steht für ein Bauelement mit einem ausgedehnten Casimir-Hohlraum, im vorliegenden Fall einem Hohlraum von 1100 Nanometern.

Wenn wir einen kleineren Casimir-Hohlraum realisieren, für einen solchen steht die blaue Linie, sinkt der Widerstand ganz erheblich. Das hat zur Folge, dass wir pro Spannungseinheit mehr Strom erhalten.

Es kommt also zu einem, wie ich ihn nenne, Casimir-Doping-Effekt: Je mehr Moden im engen Hohlraum ausgeschlossen werden können, umso stärker sinkt der Widerstand des Bauelementes.

Diesen Befund haben wir Anfang letzten Jahres in einem Forschungsartikel in der Physical Review veröffentlicht. Und erst kürzlich hat Larry Ford einige seiner Theorien auf diese Frage angewandt.

Er hat dazu festgestellt: Ja, es sieht in der Tat plausibel danach aus, dass der Casimir-Hohlraum wirklich eine gewisse Injektion in die Metall-Isolator-Metall-Struktur induziert, welche dann zu einer Verringerung des Widerstandes führen könnte.

Allerdings bewegt sich die Spannung für diese winzigen Bauelemente auf einer ziemlich großen Skala – wir liegen da bei plus/minus 0,3 Volt.

Was passiert, wenn wir genau hier in diesem Bereich nach einer sehr niedrigen Spannung und einer sehr niedrigen Stromstärke Ausschau halten?

Leistungswerte gemäß der Strom-Spannungs-Kurve

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Nun, wenn wir das tun, dann kommen wir zu dem seltsamen und zugleich verblüffenden Ergebnis, dass die Kurve nicht durch den Nullpunkt geht. Und wenn sie nicht durch den Nullpunkt geht, dann bedeutet dies, dass hier entweder Energie verbraucht oder Energie erzeugt wird. In unserem Fall wird Strom erzeugt.

Solarzellen arbeiten normalerweise im ersten Quadranten. Unsere Bauelemente arbeiten im dritten Quadranten, also in jenem Quadranten, der für die Energieproduktion steht.

Wir erzeugen mit unseren Bauelementen also tatsächlich Energie. Und bei einigen unserer besseren Bauelemente zeigt sich eine beträchtliche Leistungsabgabe. Auf den Quadratmeter gerechnet haben wir etwa 70 Watt erzielt.

An dieser Stelle muss ich allerdings einschränkend darauf hinweisen, dass es sich hier um äußerst kleine Bauelemente handelt. Noch haben wir es nicht geschafft, großflächige Geräte herzustellen.

Wenn all dies tatsächlich auf die Nullpunktsenergie zurückzuführen ist, würde es bedeuten, dass für den Fall eines vergrößerten Casimir-Hohlraumes und somit des Ausschlusses einer geringeren Anzahl von Moden eine niedrigere Stromstärke zu erwarten ist.

Der Einfluss der Größe des Hohlraumes

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Und genau das ist es, was wir beobachten können. Dies hier zeigt nun den Kurzschlussstrom in Abhängigkeit von der Größe des Hohlraumes. Und je größer der Hohlraum ist – ganz gleich, ob es sich um das organische PMMA oder um das kristalline SiO2 handelt –, umso stärker sinkt die Stromstärke.

Es gibt noch eine Reihe weiterer Messungen, die wir an diesen Bauelementen vorgenommen haben, die ich jetzt aus Zeitgründen allerdings nicht vorstellen werde. Über diese haben wir bereits früher gesprochen.

Wie verlässlich sind die Ergebnisse?

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Doch ich möchte in aller Kürze auf die Zuverlässigkeit der Ergebnisse eingehen, denn diese Frage ist, wenn sie sich als korrekt erweisen sollten, von großer Bedeutung.

Wir haben diese Ergebnisse an über 30 Chargen von Bauelementen überprüft und Tausende und Abertausende von Bauelementen durchgemessen. Die Ergebnisse weisen zwar eine gewisse Streuung auf, dennoch sind diese Trends durchgängig zu erkennen.

Könnte dies also auf eine Form von Messartefakt zurückzuführen sein? Wir haben sehr viel Zeit damit verbracht, nach Messartefakten zu suchen. Ich werde jetzt ganz kurz die neun Tests vorstellen, die wir auf der Suche nach Messartefakten durchgeführt haben.


Die Tests 1 bis 4

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Eine Frage ist, ob sich dieser Effekt über die Zeit abbaut, ob es sich also um eine Form eines chemischen Effektes handelt.

Die Antwort lautet: Nein, denn die Stromstärke ist über die gesamte Zeit konstant. Dies hier zeigt die Messung über vier Stunden, die wir dann sogar auf 24 Stunden ausgedehnt haben.

Wenn dies wirklich auf diese Form von photoelektrischem Effekt zurückzuführen sein sollte, von dem ich spreche, müsste er mit der Fläche zunehmen. Und das ist tatsächlich der Fall.

Wir haben also Bauelemente im Submikrometerbereich bis hin zu Bauelementen mit einer Größe von 100 Mikrometern angefertigt – und es skaliert mit der Fläche.

Und es skaliert ebenso mit der Anzahl der Bauelemente. Dazu haben wir zwei Varianten von kleineren Anordnungen angefertigt. Es handelt sich dabei um Anordnungen aus vier mal vier Bauelementen. Und diese Anordnungen haben uns gezeigt, dass wir bei einer vier mal vier großen Anordnung die vierfache Stromstärke und die vierfache Spannung erhalten.

Vielleicht hat das ja seine Ursache in der Art der Verarbeitung, denn die Bauelemente werden im Zuge ihrer Herstellung erhitzt. Daher haben wir Messungen zunächst am einfachen Metall-Isolator-Metall-Bauelement vorgenommen – kein Strom. Dann haben wir es auf die Temperatur erhitzt, die bei der Herstellung zur Anwendung kommen würde – kein Strom. Anschließend haben wir das Dielektrikum hinzugefügt, also jene transparente Schicht, die zur Bildung des Casimir-Hohlraumes benötigt wird – wieder kein Strom.

Erst als wir den Spiegel aufgetragen hatten, konnten wir auf einmal einen Strom erkennen.


Die Tests 5 bis 9

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Vielleicht liegt es an einer Form des Leck-Effektes: Da ist dieser große Casimir-Hohlraum oberhalb einer dünnen Metall-Isolator-Metall-Struktur, und vielleicht baut sich dort ja eine Ladung auf, die durchkommt.

Also haben wir den jeweiligen Widerstand des Casimir-Hohlraumes und des Metall-Isolator-Metall-Bauelementes gemessen. Der Casimir-Hohlraum besitzt einen Widerstand, der mindestens eine Million Mal so hoch ist.

Es erscheint sehr unwahrscheinlich, dass eine Ladung, die sich dort aufgebaut hat, durchkommt und einen nennenswerten Strom verursacht.

Möglicherweise liegt es an der elektromagnetischen Aufladung, die von der Umgebung ausgeht. Die Messungen wurden in einer neuen Metallbox sowie in einer Aluminiumbox durchgeführt.

Anschließend habe ich nach niederfrequenten und hochfrequenten elektromagnetischen Aufladungen gesucht, jedoch keine gefunden.

Vielleicht lässt sich das Ganze auf eine Form des thermoelektrischen Effektes zurückführen.

Da kommen zwei verschiedene in Frage. Zum einen gibt es thermoelektrische Effekte im Bauelement selbst, welche auf äußerst geringe Temperaturunterschiede zurückzuführen sind, und zum anderen thermoelektrische Effekte zwischen dem Bauelement und der Messvorrichtung. Für beide Varianten haben wir umfangreiche Tests durchgeführt und keinerlei Auswirkungen festgestellt.

Darüber hinaus haben wir vor kurzem eine weitere Form eines Tests durchgeführt.

Diese wurde uns von Jeremy Munday nahegelegt. Und zwar beruht diese darauf, dass da möglicherweise eine bestimmte Art eines Feldeffektes existiert. Vielleicht gibt es auch eine Spannung, die sich auf dem Spiegel aufbaut. Und diese Spannung induziert dann im Metall-Isolator-Metall-Bauelement irgendwie einen Strom.

Wir haben also eine Messung durchgeführt, bei der wir die Spannung auf dem Spiegel bis hoch auf 10 Volt variiert haben, um zu sehen, ob sich dadurch der Strom im MIM verändert. Die Antwort darauf lautet nein.

Soweit also zu dieser Form von Plausibilitätsprüfungen.


Sonstige Möglichkeiten?

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Wie wäre es zum Beispiel mit einer externen Energiequelle? Diese darf auch gerne die kosmische Strahlung zur Grundlage haben.

Der stärkste Fluss an kosmischer Strahlung stammt von unserer Sonne, und mit diesem kommen etwa 10 000 Teilchen pro Quadratmeter und Sekunde. In Anbetracht der Größe unseres Bauelementes hieße das, dass alle 160 Jahre ein kosmisches Teilchen auf unser Bauelement trifft.

Wir scheinen es da also mit einer Strömung zu tun zu haben, die wesentlich stärker ausgeprägt ist als das soeben beschriebene Szenario. Ich bezweifle also, dass es sich um die kosmische Strahlung handelt.

Und wie sieht es mit den Neutrinos aus?

Der Neutrinostrom ist da schon wesentlich größer. Allerdings ist der Absorptionsquerschnitt von Neutrinos extrem klein. Das macht es sehr unwahrscheinlich, dass man sie einfangen kann, denn sie lassen sich noch nicht einmal auf ihrem ganzen Weg durch die Erde hindurch einfangen. Ganz zu schweigen von unserem extrem flachen Bauelement im Submikrometerbereich.

Die Ursache liegt also nicht bei den Neutrinos oder bei der kosmischen Strahlung.

Soweit also die Ergebnisse.

Zum Inhalt – Virtuelle Teilchen und schneller Einfang

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Ich möchte nun auf einige der neuen Diskussionen und Überlegungen zu sprechen kommen, die im Zusammenhang mit den Themen dieser Konferenz erörtert werden.

Zuerst möchte ich daher die Frage der virtuellen Teilchen ansprechen sowie das Problem ihres schnellen Einfangs.


Der photoelektrische Effekt

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Eine Möglichkeit, darüber nachzudenken, besteht darin, genaue Kenntnisse über den photoelektrischen Effekt zu besitzen.

Der photoelektrische Effekt besagt, dass das Licht, welches auf eine Metalloberfläche trifft, deren Elektronen anregt und dass diese Elektronen dadurch freigesetzt werden können. Entdeckt wurde dieser Effekt im Jahr 1887 von Hertz.

Im Jahr 1905 hat Einstein diesen Effekt als photoelektrischen Effekt kodifiziert und ihn mit Plancks Idee von einem elektromagnetischen Strahlenbündel verschmolzen, das wir heute Photon nennen.

Wenn wir nun also diesen photoelektrischen Effekt beobachten, wird dieser dadurch vermessen, dass man ein Stück Metall mit Licht bestrahlt.

Aber wenn diese Fluktuationen der Nullpunktsenergie wirklich überall im Vakuum vorhanden sind, müsste es dann nicht auch einen riesigen Strom all jener Elektronen geben, welche von allen Metalloberflächen abgegeben werden? Aber dem ist nicht so, warum?

Nun, eine Möglichkeit, die Frage zu beantworten, besteht darin, dass die eintreffende Strahlung aus dem Vakuum virtuell ist – es handelt sich um virtuelle Photonen. Und diese virtuellen Photonen führen nicht zu einer realen Freisetzung von Elektronen.

Beschäftigen wir uns also ein wenig mit diesen virtuellen Photonen und besprechen sie ein wenig.


Die virtuellen Teilchen

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Bei den virtuellen Teilchen handelt es sich also um flüchtige Quantenfluktuationen. Ihre Existenz wird durch die Unschärferelation begrenzt. In der Regel sind es Wechselwirkungsteilchen, die die Wechselwirkungen zwischen anderen Teilchen vermitteln, so dass man nie ein bloßes virtuelles Teilchen zu Gesicht bekommt. Man bekommt immer nur die Ergebnisse dieser Wechselwirkungen zu sehen.

Außerdem ist allgemein anerkannt, dass Vakuumfluktuationen virtuelle Photonen und Teilchenpaare hervorbringen.

Lassen sich diese virtuellen Photonen in reale Photonen umwandeln? Die Antwort lautet ja, und dies wurde mit Hilfe des dynamischen Casimir-Effektes bereits nachgewiesen. Beim dynamischen Casimir-Effekt verwendet man also diesen Casimir-Hohlraum und bewegt die Platten sehr schnell. Dies muss mit relativistischer Geschwindigkeit erfolgen, was in der Praxis durch eine Veränderung des Dielektrikums des Materials erreicht wird. Man bewegt die Platten also effektiv hin und her. Dies wurde bereits demonstriert, wobei tatsächlich beobachtet werden kann, dass aus diesen virtuellen Photonen reale Photonen hervorgehen.

Wenn das machbar ist, dann sollte es doch ebenso möglich sein, das Gleiche mittels Schnelleinfang zu erreichen. Was auch immer wir aus diesen virtuellen Teilchen oder Photonen erschaffen, mit Hilfe des Schnelleinfangs lassen diese sich einfangen und in reale Teilchen umwandeln.


Der Schnelleinfang

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Und das ist die eigentliche Frage, die sich mir stellt: Lassen sich mit Hilfe des Schnelleinfangs virtuelle Photonen aus dem Quantenvakuum in reale Photonen umwandeln?

Der Schlüssel zum Verständnis dieser Frage liegt in den evaneszenten Moden, da es sich bei den aus der Optik bekannten evaneszenten Wellen in Wirklichkeit um virtuelle Photonen handelt – hinter beiden verbirgt sich ein und dasselbe Phänomen.

Schauen wir uns also die evaneszenten Wellen einmal genauer an, um festzustellen, ob sich aus ihnen ein gewisses Verständnis gewinnen lässt.

Eine Analogie: Die Totalreflexion

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Wir kennen die Totalreflexion. Wenn Licht in ein Prisma einfällt und dabei in einem ausreichend spitzen Winkel auf eine Grenzfläche trifft, dann wird es vollständig reflektiert. Wird dieser kritische Winkel überschritten, dann wird nichts davon hindurchgelassen.

Und das gilt für die gesamte Energie.

Jedoch gibt es da ein merkwürdiges Phänomen: Haben wir es mit einer evaneszenten Welle zu tun, dann gelangt ein Teil der elektromagnetischen Energie nach außen, also aus dem Prisma heraus. Es gibt zwar keine Energie, die da fließt, und dennoch ist sie vorhanden.


Eine Analogie: Die Totalreflexion – ein zweites Prisma

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Nimmt man ein weiteres Prisma und platziert es in einem Abstand von ein paar Mikrometern, oder besser gesagt von ein paar Wellenlängen vom ersten Prisma entfernt, dann kommt es zunächst zu keiner Veränderung und es bleibt weiterhin bei der Totalreflexion.

Diese Totalreflexion kann jedoch aufgehoben werden.


Eine Analogie: Die aufgehobene Totalreflexion

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Man kann die Totalreflexion dadurch aufheben, dass man die beiden Prismen nahe genug zusammenbringt. Wenn wir bis auf den Bruchteil einer Wellenlänge herankommen, dann verwandelt sich die evaneszente Welle in eine sich ausbreitende Welle.

Und so lässt sich das Licht dazu bringen, den ganzen Weg zu durchlaufen, und auf diese Weise kann eine Übertragung von Energie erreicht werden.

Indem wir also diesen minimalen Abstand zur evaneszenten Welle einrichten, sorgen wir dafür, dass sich die virtuelle in eine reale Welle verwandelt.


Das Einfangen von Ladungsträgern: Das Durchtunneln einer Metall-Isolator-Metall-Barriere

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Das Gleiche lässt sich nun auch mit Elektronen anstellen.

Trifft eine einfallende Welle von Elektronen auf eine Barriere, so wird sie diese durchtunneln. Dabei befindet sie sich in einem evaneszenten Zustand. Die übertragene Welle wird dann zu einem Teil der einfallenden Welle. Auf diese Weise lässt sich ein Teil der einfallenden Welle auf der anderen Seite wieder als übertragene Welle einfangen.

Und so kommt es über diesen Einfang, also das Einfangen dieser virtuellen Teilchen oder – wenn Sie so wollen – dieser evaneszenten Teilchen, tatsächlich zu einer sich ausbreitenden Ladung.

Und meine Vermutung besteht nun darin, dass wir in unseren Bauelementen etwas ganz Ähnliches praktizieren.

Nun, damit haben wir jetzt über die virtuellen Teilchen und über den Einfang gesprochen.


Wir präsentieren … den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und den Ersten ebenfalls

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Lassen Sie uns nun das Thema dieser Konferenz ein wenig erweitern und über den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik sprechen. Und wenn wir schon einmal dabei sind, dann sprechen wir auch noch über den Ersten Hauptsatz und darüber, ob das Einfangen der Nullpunktsenergie an dieser Stelle tatsächlich zu einer Verletzung führen würde.


Die Gewinnung von Nullpunktsenergie: Die „vernünftige“ Betrachtungsweise

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Eine vernünftige Betrachtungsweise geht davon aus, dass Erfindungen im Bereich der freien Energie ebenso wie ein Perpetuum mobile auf der Basis von Nullpunktsenergie von der breiten Wissenschaftsgemeinde als Pseudowissenschaft angesehen werden. So steht es in einem Geheimdienstbericht der US-Armee aus dem Jahr 2007, und dann muss es wohl wahr sein.

Soweit die gängige Meinung. Schauen wir mal, wie wir die Sache sehen.


Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik

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Wenn wir über den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik sprechen wollen, dann stellt sich natürlich zuerst die Frage, von welchem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik überhaupt die Rede ist.

Wir können das Carnotsche Prinzip durchgehen, oder Clausius, Kelvin und andere. Sie alle haben mit Temperatur zu tun und mit kälteren und wärmeren Dingen wie eben diesen hier.

Wenn wir aber über die Nullpunktsenergie sprechen, dann gehen wir davon aus, dass Nullpunktsenergie auch in Abwesenheit von Temperatur existieren kann. Sie vermag selbst dann zu existieren, wenn man sich auf sehr tiefe Temperaturen herunterbegibt.

Daher sollte eine Formulierung des Zweiten Hauptsatzes zugrunde gelegt werden, die keinen Bezug zur Temperatur hat, und das ist die Plancksche Definition.

Die Plancksche Definition besagt nun, dass jeder Prozess in der Natur auf eine Weise abläuft, bei der sich die Summe der Entropien aller an diesem Prozess beteiligten Körper vergrößert. Mit anderen Worten: In einem geschlossenen System kommt es in keiner Weise zu einer Abnahme der Entropie.

Nehmen wir dies als unsere Beschreibung des Zweiten Hauptsatzes, wie er zur Anwendung kommen kann.


Die Verletzung des Zweiten Hauptsatzes: Eine Abnahme der Entropie im Casimir-Hohlraum?

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Gibt es da also eine Entropie, die mit den Moden der Nullpunktsenergie in einem Casimir-Hohlraum in Verbindung steht? Ich habe dies einer Publikation entnommen, in der ein Casimir-Hohlraum betrachtet wird, welcher aus zwei Metallkugeln besteht. Nun kann es sich dabei um Platten oder Kugeln handeln.

Ich benutze diese Grafik, weil sie ein recht aussagekräftiges Diagramm enthält. Dieses zeigt, wie sich die Entropie als Funktion des Abstandes zwischen den beiden Metallkugeln entwickelt. Und man kann erkennen, dass es in einem Casimir-Hohlraum tatsächlich zu einer Veränderung der Entropie kommt, wenn der Abstand verändert wird.

Was bedeutet das nun?

Wenn wir die Absicht haben sollten, den Abstand in einem Casimir-Hohlraum zu variieren und daraus Energie zu gewinnen, dann könnten wir durchaus auf ein paar Probleme mit dem Zweiten Hauptsatz stoßen.


Die mechanische Gewinnung von Energie

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Bei vielen früheren Konzepten zur Gewinnung von Nullpunktsenergie ging es im Wesentlichen darum, die beiden Hohlraumplatten gegeneinander zu bewegen, um daraus Energie zu gewinnen. Zu diesem Thema gibt es eine renommierte Abhandlung von Forward. Und das würde in der Tat zu einer Verringerung der Entropie führen.

Darüber hinaus gibt es noch ein weiteres Problem, auf das ich hier aber nicht weiter eingehen werde. Und das besteht darin, dass es sich bei der Casimir-Kraft um eine konservative Kraft handelt, aus der man nicht mehr herausholen kann, als man in sie hineinsteckt.

Die mechanische Gewinnung stellt somit ein Problem dar.

Bei unserem Bauelement werden die Abmaße des Casimir-Hohlraums jedoch nicht verändert. Das Bauelement ist nach der Stromentnahme immer noch genau dasselbe wie jenes vor der Stromentnahme.

Der Casimir-Hohlraum stellt ein stationäres Instrument dar, welches dazu dient, das Bauelement am Laufen zu halten.

Die Verletzung des Zweiten Hauptsatzes: Eine Abnahme der Entropie im Quantenvakuum?

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Was wir also wirklich genauer betrachten sollten, ist nicht die Entropie im Inneren des Casimir-Hohlraumes, sondern jene des Quantenvakuums selbst. Was also ist die Entropie des Quantenvakuums?

Nun, die Standardantwort der Quantenmechanik auf diese Frage besagt, dass es sich um einen wohldefinierten Zustand handelt – den Grundzustand von allem. Und deshalb beträgt seine Entropie null.

Und wenn die Entropie gleich null ist, bedeutet dies, dass wir bei der Umwandlung von Energie in Arbeit frei agieren können, denn wir müssen, um es zum Funktionieren zu bringen, keinerlei Entropie abbauen.

Zumindest auf dieser fundamentalen Ebene stellt es also kein Problem dar, Nullpunktsenergie aus einem Vakuum zu gewinnen.

Aus dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ergibt sich jedoch eine Konsequenz, die eigentlich mit dem Perpetuum mobile zu tun hat.


Ein Korollar: Das Perpetuum mobile

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Ein Perpetuum mobile würde also ganz ohne externe Energiequelle Arbeit verrichten. Und dazu muss es entweder gegen den Ersten oder den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verstoßen oder sogar gegen beide.

Schauen wir uns also einmal etwas genauer an, was wir da gerade anstellen und fragen wir uns, ob wir tatsächlich eine Art Perpetuum mobile konstruieren, das gegen ein fundamentales Gesetz verstößt.

Um das zu klären, müssen wir also zunächst einmal bestimmen, wovon wir eigentlich reden, wenn wir über das Quantenvakuum und über die Nullpunktsenergie sprechen.


Die Gewinnung von NPE: Eine ewige Bewegung?

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Es existieren dazu diverse Modelle. Ich werde drei von ihnen hier in aller Kürze beschreiben.

Das eine ist das Standardmodell der Quanteninterpretation nach Bohr und anderen.

Daneben gibt es noch die Stochastische Elektrodynamik, die ich persönlich sehr schätze. Es handelt sich bei ihr um einen faszinierenden klassischen Ansatz.

Und schließlich gibt es noch ein Modell, das ich als thermisches Modell bezeichne.


1. Die Standardquanteninterpretation der NPE

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Beginnen wir also mit der Standardquanteninterpretation.

Das Standardmodell, die sogenannte Kopenhagener Deutung, besagt, dass es sich bei der Nullpunktsenergie um eine feste Größe handelt – um eine feste Naturgröße, die da einfach existiert.

Man kann sie nicht verbrauchen, man kann ihr nichts hinzufügen, sie existiert einfach.

Hätte man also eine kleine Kiste und man würde der Nullpunktsenergie in der Kiste die gesamte Energie entziehen, dann befände sich in der kleinen Kiste immer noch die gleiche Menge an Energie wie zuvor.

Würde man dies akzeptieren, würde es bedeuten, dass der Energieentzug gegen den Energieerhaltungssatz verstoßen würde und somit auch gegen den Ersten Hauptsatz der Thermodynamik.


2. Die Interpretation der NPE durch die Stochastische Elektrodynamik (SED)

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Werfen wir also einen Blick auf die Stochastische Elektrodynamik.

Die Stochastische Elektrodynamik geht davon aus, dass wir es mit einer klassischen Welt zu tun haben, erweitert um die elektromagnetischen Hintergrundfelder, welche die Strahlung der Nullpunktsenergie ausmachen.

Betrachten wir beispielsweise ein Atom im Sinne des stochastischen elektrodynamischen Modells, so besitzt das Atom ein umlaufendes Elektron.

Tatsächlich unterliegt dieses Elektron einer Beschleunigung und strahlt rundherum Larmor-Strahlung ab, so dass es sich eigentlich nach unten winden und in den Kern stürzen müsste. Allerdings gibt es aus Richtung des Vakuums auch eine einfallende Strahlung, so dass dieses dynamische Gleichgewicht zwischen der einfallenden und der ausgehenden Strahlung die Elektronenorbitale stützt.

Zwischen Emission und Absorption herrscht also ein Gleichgewicht.

Zur Stochastischen Elektrodynamik gäbe es noch eine Menge mehr zu sagen, auf das wir an dieser Stelle aber nicht eingehen können.

Wenn wir also von dieser Interpretation unserer Quantenwelt ausgehen, was sagt das über den Ersten und den Zweiten Hauptsatz aus? Es besagt, dass jede Form einer lokalen Energieentnahme aus den Nullpunktsfeldern sich aus den umgebenden elektromagnetischen Feldern speisen muss.

Auf diese Weise würden wir die Energie also tatsächlich bewahren, da wir sie von irgendwoher beziehen, sie gleichzeitig aber auch wieder dorthin zurückführen.

Der Erste Hauptsatz wird also eingehalten, und wie bereits erwähnt, wird nach der Null-Entropie-Interpretation des Quantenvakuums auch der Zweite Hauptsatz eingehalten.


3. Das thermische Modell

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Lassen Sie uns zum Schluss noch einen Blick auf das thermische Modell werfen. Also, ich meine damit das, was ich als das thermische Modell bezeichne.

Wenn wir uns noch einmal die Formel für die Energiedichte der Strahlung der Nullpunktsenergie anschauen, so beinhaltet die Energiedichte einen temperaturabhängigen Term und einen temperaturunabhängigen Term, nämlich die Nullpunktsenergie.

Interessanterweise lässt sich das Gleiche auf mathematische Weise auch als hyperbolischer Kotangens ausdrücken. Setzt man die Nullpunktsenergie in die thermischen Terme ein, erhält man lediglich einen arithmetischen Ausdruck, der nichts Wesentliches beinhaltet.

Doch ich denke, dass beide Dinge, die thermische Energie und die Nullpunktsenergie, auf fundamentale Weise miteinander im Zusammenhang stehen. Möglicherweise stehen beide miteinander in Verbindung, auch wenn unsere quantenmechanische Betrachtungsweise dies derzeit nicht hergibt.

Möglicherweise besteht die Notwendigkeit, den Prozess der Gewinnung von Nullpunktsenergie, sofern wir diesen beherrschen, mit thermischer Energie zu versorgen. Auf diese Weise würde sich der Ort, an dem die Extraktion erfolgt, abkühlen.

Sollten die Nullpunktsenergie und die thermische Energie aus derselben Quelle stammen, würde die Gewinnung von Nullpunktsenergie somit zu einer Abkühlung führen.

Der Erste Hauptsatz würde eingehalten werden, denn von irgendwoher würde reale Energie bezogen werden. Der Zweite Satz hingegen würde verletzt werden, denn die Abkühlung einer im Gleichgewicht befindlichen Umgebung stellt einen klaren Verstoß dar.

Welches dieser drei Modelle sollte also gelten, oder muss noch ein gänzlich anderes Modell gefunden werden? Das bleibt Ihnen überlassen.


Zusammenfassung der bisherigen Ergebnisse

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Werfen wir also einen Blick auf die Zusammenfassung unserer bisherigen Ergebnisse.

Wir haben Casimir-Hohlräume geschaffen, die an ultraschnelle Vorrichtungen für den Ladungstransport angrenzen. Diese erzeugen Energie.

Wir konnten zeigen, dass die Form dieser Energie in einer Weise variiert, wie dies für den Fall zu erwarten ist, dass es sich bei der Energiequelle um Nullpunktsenergie handelt.

Leider konnte ich Ihnen all das nicht zeigen, was in unseren Dokumenten noch weitaus detaillierter dargelegt wird.

Wir haben mit großer Sorgfalt nach Artefakten gesucht, konnten aber zumindest bisher keine Artefakte finden, obwohl das von uns verwendete Messgerät das empfindlichste ist, welches derzeit verfügbar ist.

Darüber hinaus haben wir von externen Labors bereits erste Messergebnisse erhalten, und diese bestätigen unsere Ergebnisse. Allerdings konnten wir dies noch nicht mit der Genauigkeit durchführen, wie sie für eine Veröffentlichung erforderlich ist.

Über das ganze Thema wurden bisher zwei Abhandlungen verfasst.


Die Konsequenzen

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Was sind also die Konsequenzen von all dem, wenn die gemessene Leistung von 70 Watt pro Quadratmeter, die wir mit unseren kleinen Bauelementen erreicht haben, über große Flächen reproduziert werden kann, und wenn es gelingt, diese Bauelemente zu stapeln? Ich sehe keinen Grund, der dagegen spräche, in die dritte Dimension zu gehen.

Die Leistungsdichte von Lithium-Ionen-Akkumulatoren ließe sich recht einfach erreichen. Es wäre möglich, eine sehr praktische Energiequelle zu schaffen.

Mit welchen Konsequenzen ist zu rechnen? Es wäre wirklich revolutionär.


Wir präsentieren … offene Fragen

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Damit kommen wir jetzt zum letzten Teil, nämlich zu den offenen Fragen.


Die Fragen

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Eine Frage lautet, warum es nicht auf allen Metalloberflächen zu einem starken photoelektrischen Effekt, wie er durch die Nullpunktsenergie hervorgerufen wird, kommt? Ich hatte diese Frage bereits aufgeworfen.

Die gängige Antwort darauf besagt, dass die Photonen – man sollte sie auch gar nicht so nennen –, also besser die elektromagnetischen Moden des Vakuums virtueller Natur sind.

Lassen sich diese virtuellen Teilchen mit Hilfe des Schnelleinfangs in reale Teilchen umwandeln? Ich weiß es nicht.

Wenn die Nullpunktsenergie aus der heißen Elektronenanregung zwischen zwei Elektroden existiert, warum kommt es dann noch nicht einmal in Abwesenheit eines Casimir-Hohlraumes zu einer gewaltigen Leitfähigkeit?

Nach dem Modell von Larry Ford benötigen wir für die Elektroneninjektion tatsächlich einen Hohlraum. Darüber hat er schon zuvor auf dieser Konferenz kurz gesprochen. Allerdings bringt Larry sehr deutlich zum Ausdruck, dass seiner Meinung nach keine Asymmetrie vorliegt. Mit anderen Worten, der Strom fließt in beide Richtungen.

Das ist also keine Erklärung für die Ströme, wie sie hier zu beobachten sind.

Falls hier also eine symmetrische Anregung vorliegt, warum zeigen sich die Ströme dann nicht in beiden Richtungen? Wieso tritt hier eine Asymmetrie auf? Ich vermute, dass dies auf den Schnelleinfang zurückzuführen ist.

Oder gehen wir die ganze Sache wirklich völlig falsch an, und es lässt sich noch ein anderes Modell für dieses Verhalten finden, welches die Ergebnisse viel besser erklärt?

Wir stehen hier noch ganz am Anfang und es wäre verfrüht, hierüber eine Aussage zu treffen.

Vielen Dank für Ihr Interesse.


Die Quellen

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Das diesbezügliche Patent


Patent US11258379B2 - Quantum Noise Power Devices - Moddel