“量子真空漲落”，又稱“量子漲落”或“真空漲落”，是由海森堡的不確定性原理推導(dǎo)出來的。指在空間任意位置能量的暫時性變化。1924年德布羅意在他的博士論文《量子理論研究》中，詳細解釋了他所創(chuàng)建的電子波理論，根據(jù)愛因斯坦和普朗克的研究成果，他推導(dǎo)出：任何物質(zhì)都同時具有波動和粒子的性質(zhì)。這篇論文被愛因斯坦大為推舉，因而在物理學(xué)界廣為傳播。兩年后薛定諤就發(fā)表了他的“薛定諤方程”，從此開啟了量子力學(xué)的新紀元。
在已有的量子力學(xué)基礎(chǔ)之上，1927年海森堡以傅立葉變換和矩陣力學(xué)推出了不確定性原理：一個微觀粒子的共軛量（如位置和動量、方位角和動量矩、時間和能量等），不可能同時具有確定的數(shù)值，其中一個量越確定，另一個量的不確定性就越大。測量一對共軛量的誤差（標準差）的乘積必然大于常數(shù)h/4π。不確定性原理反應(yīng)了微觀粒子運動的一個基本規(guī)律——以共軛量為自變量的概率幅（波函數(shù)）構(gòu)成傅立葉變換對。其實不確定性原理不僅限于微觀粒子，也是所有波的本征屬性。微觀粒子之所以具有不確定性，是因為其本身的波粒二象性，即微觀粒子就是波。而所有的物質(zhì)都是由微觀粒構(gòu)成的，所以任何物質(zhì)都同時具有波動和粒子的屬性。
時間和能量，是一對共軛量，根據(jù)不確定性原理，在宇宙中任意空無一物的真空中，當(dāng)在一個極短的時間內(nèi)，也就是時間的確定性更大的情況下，那么能量的不確定性就變得很大了，所以就有一定概率會隨機的產(chǎn)生出能量。當(dāng)然這種不確定性是在我們這個由能量構(gòu)成的宇宙中，如果宇宙原本就空無一物，從來沒有過能量這個東西，那么就沒有時間-能量這一對共軛量了，也就不可能存在這種不確定性了。在真空中，極短時間內(nèi)能量的不確定性，往往表現(xiàn)為隨機生成一對正、反虛粒子；正粒子、反粒子相遇會瞬間湮滅，僅在一瞬間空間又回歸真空。這種由于時間和能量的不確定性導(dǎo)至的真空中閃現(xiàn)出粒子對，又瞬間湮滅的現(xiàn)象，就是量子真空漲落。
量子真空漲落，并不是只限于推導(dǎo)中的一個理論，而被實驗證實了的。1948年，荷蘭物理學(xué)家享德里克·卡西米爾基于量子場論的真空量子漲落觀念提出：真空中兩片中性不帶電的金屬板會出現(xiàn)吸引。這在經(jīng)典理論中是不可能會出理的現(xiàn)象。后來這種現(xiàn)象被實驗偵測到，并以卡西米爾命名為：“卡西米爾效應(yīng)”或“卡西米爾力”。在具體的實驗中，兩片金屬板的距離達到非常之小時卡西米爾效應(yīng)才被檢測到，在10納米（大概是一個原子尺度的100倍）間隙上，卡西米爾效應(yīng)能產(chǎn)生1個大氣壓的擠壓吸引力。兩塊金屬板中性不帶電，意味著它們之間沒有電磁相互作用力；而10納米的距離又遠遠大于強、弱相互作用力的力程；1個大氣壓的“引力”又遠遠超出了質(zhì)量引力。強力、弱力、電磁力和引力，宇宙四大基本力全部被排除之后，在沒有任何物質(zhì)的真空中是什么產(chǎn)生出了如此大的卡西米爾力呢？說明真空中確實有潛藏的能量存在。
2011年6月9日，據(jù)英國《每日郵報》報道，瑞典的一個物理學(xué)家小組實現(xiàn)了真正意義上的無中生有——從真空中創(chuàng)造出一束粒子流（閃光），并且還成功捕捉到實粒子。該小組讓一個特殊組件在磁場中以0.5倍光速移動，并通過改變磁場的方向?qū)е略摻M件出“震動”。這樣的結(jié)果是從真空中產(chǎn)生了一束粒子流——這完全符合理論預(yù)計。如果使用一塊金屬板就可能吸收這種“虛粒子”，并以實粒子的形式輻射出來。于是，他們采用了一個超導(dǎo)量子干涉器件來充當(dāng)金屬板，并使它以0.05倍光速震動，果然實驗顯示真空中“憑空出現(xiàn)的”光子頻率約為超導(dǎo)量子干涉器件震動頻率的一半。界此，卡西米爾效應(yīng)得到了確切的證實，實驗摟據(jù)與計算結(jié)果完全吻合，就是對量子場論正確性的最有力證明。
即然真空中確實有能量存在，并不是真的空，那么“真空”這個概念就不再恰當(dāng)了，應(yīng)
改為“虛空”才更合適。“虛”，就是假，不真實的意思。“虛空”的涵意就是假空、真實的存在。
量子力學(xué)創(chuàng)立之初，以愛因斯為代表的一些物理學(xué)家，堅持認為微觀粒子是遵循電動力學(xué)定律的，也就是狹義相對論，支持者有薛定諤、德布羅意等人；以玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派則開避了全新的視野，認為微觀粒子并不遵守經(jīng)典的力學(xué)定律，而是具有微觀世界的特別規(guī)律。海森堡的“不確定性原理”在早期為哥本哈根學(xué)派奠定了理論基礎(chǔ)；隨后泡利提出了“泡利不相容原理”，又揭示出了一個微觀世界的基本規(guī)律。
當(dāng)時薛定諤為了反駁海森堡的不確定性原理，發(fā)表了他的薛定諤方程，然而這個公式公布之后卻成為了量子力學(xué)哥本哈根學(xué)派解釋的最基本方程之一。“薛定諤方程”在物理學(xué)史上極具偉大意義，被譽為是“十大經(jīng)典公式”之一。它揭示了微觀粒子最核心的運動規(guī)律：微觀粒子體系的狀態(tài)不能用力學(xué)量的定值來表示；而是要用力學(xué)量的函數(shù)（即波函數(shù)）來確定。因此波函數(shù)成為了量子力學(xué)研究的主要對像。力學(xué)量取值的概率分布如何，這個分布隨時間如何變化，這些問題都可以通過求解波函數(shù)的薛定諤方程得到解答。后來玻恩更是提出“概率幅”的概念，成功解釋了薛定諤方程中的物理學(xué)意義?？墒茄Χㄖ@本人并不贊同這種統(tǒng)計概率的方法，以及因此而伴隨的非連續(xù)性波函數(shù)坍縮。更加無法容忍的是，自己的方程居然為哥本哈根學(xué)派做了嫁衣。
薛定諤方程原本是為了支持狹義相對論，反對“概率論”的；但卻十分詭異的成為了概率論的核心基礎(chǔ)之一，并且還不具有相對性。二十世紀二、三十年代瑞典理論物理學(xué)家奧斯卡·克萊因和德國人沃爾特·戈登分別獨立推導(dǎo)出了薛定諤波動方程的相對論形式，用于描述自旋為0的自由粒子?？巳R因-戈登方程是一個具有相對論性的波動方程，然而它并不能計算氫原子，一直被負能態(tài)和負幾率所困繞。因此克萊因-戈登方一直被物理學(xué)家們所質(zhì)疑。這個時候狄拉克出現(xiàn)了，狄拉克想即然電動力學(xué)、矩陣力學(xué)、薛定諤方程都沒有辦法說明這個情況，那我就把三者融為一體，由此誕生了狄拉克方程。
狄拉克方程，首次將現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基石：狹義相對論和量子力學(xué)融為了一體，不僅能夠計算氫原子的精細結(jié)構(gòu)，還可以自動產(chǎn)生電子的自旋量子數(shù)。為了解釋負能態(tài)，狄拉克天才的想象出了“狄拉克負能?！薄Ｒ驗榈依朔匠炭梢越獬鲎杂呻娮拥呢撃軕B(tài)，因此狄拉克預(yù)言了正電子、反物質(zhì)的存在。按照能量最低原理，物質(zhì)世界的電子都應(yīng)躍遷到負能級上。但由于電子是費米子，滿足泡利不相容原理——每一個狀態(tài)只能容納一個電子；物理上的真空，實際上是每一個狀態(tài)都被正電子填滿了的負能態(tài)。所以物質(zhì)世界的任何一個電子都不可能在更低的、負能態(tài)中找到一個還沒有被正電子填入的狀態(tài)。物質(zhì)世界就像是沉浸在負能級電子的海洋之中，但卻不能融入其中一樣，這就是“狄拉克負能?！?，就是所謂的物理真空。但是泡利不相容原理僅限于費米子，當(dāng)遇到玻色子的時候，狄拉克海就很無奈了。于是，在此基礎(chǔ)之上，物理學(xué)家們創(chuàng)立了“量子場論”，來代替狄拉克的負能海。
量子場論，是基于經(jīng)典場論、相對論和量子力學(xué)而建立起來的。經(jīng)典場論是關(guān)于場的性質(zhì)、相互作用和運動規(guī)律的理論。經(jīng)典場的物理性質(zhì)可以一些定義在全空間的量來描述（例如，電磁場的性質(zhì)可以用電場強度或磁場強度；或者是用一個三維矢量勢和一個標量勢來描述）。這些量是空間坐標和時間的函數(shù)，它們隨時間的變化描述場運動，空間上不同點的場量可以看作是相互獨立的動力學(xué)變量，因此場是具有連無窮維自由度的系統(tǒng)。量子場論，就是把場看作是無窮維自由度的力學(xué)系統(tǒng)的量子化狀態(tài)，用來描述粒子之間的相互作用和動力學(xué)規(guī)律。量子場論中，粒子就是場的量子激發(fā)，每一種粒子都有自己相應(yīng)的場。在量子化過程中，玻色場滿足對易關(guān)系，而費米場滿足反對易關(guān)系。
量子場具有與粒子一樣的性質(zhì)，有質(zhì)量，有能量，有動量，有角動量等等的物理性質(zhì)；同時量子場充滿全空間、沒有不可入性是與粒子不一樣的性質(zhì)。每一種粒子都對應(yīng)一種場，對應(yīng)不同粒子的各種場在空間中互相重疊的充滿了全空間。相對于粒子而言場是更基本的存在行為，場的激發(fā)表現(xiàn)為粒子；而場的基態(tài)不表現(xiàn)出任何釋放能量的物理效應(yīng)，所以稱為是物理真空。
虛空（量子場）是比粒子更低能級的、更基本的存在狀態(tài)，不表現(xiàn)出任何釋放能量的物理效應(yīng)?？梢哉f是能量的絕對、極限基態(tài)了，但為什么虛空中會激發(fā)出粒子呢？基于不確定性原理，量子力學(xué)其實有一個隱設(shè)的大前提，就是：不存在絕對的0態(tài)。因為不確定性，即使是最低的能態(tài)也會產(chǎn)生隨機的變化，所以虛空就可以出現(xiàn)量子漲落現(xiàn)象，虛空的能量值并不是絕對的0，而是一個大于0的值。另外熱力學(xué)第三定律指出——絕對零度不可到達，因此能量的最低點也不可能是絕對的0。用薛定諤方程計算諧振子發(fā)現(xiàn)，最低的能量是?ω/2，如果由此再往下就進入了負能量區(qū)域，所以虛空的能量值就是?ω/2。由于虛空（量子場）是能量的最低點、極限的基態(tài)，所以就稱為是“零點能”。
根據(jù)熱力第二定律，一切的能量自發(fā)的（粒子）都應(yīng)該向更低能級的虛空躍遷?，F(xiàn)實中絕大多的原子和強子也確實都在發(fā)生著衰變，可是到了強子、費米子、玻色子就不再衰變了，氫原子是由一個質(zhì)子和一個電子構(gòu)成的，所以氫原子幾乎也是不衰變的。質(zhì)子為什么不可以衰變成夸克和膠子，膠子為什么不可以坍縮成為虛空？物理學(xué)界暫時還沒有正面提出過這些問題?；蛟S夸克禁閉理論就是答案。因受到禁錮，基本粒子不能再向更低能級的虛空躍遷，使粒子和虛空這兩個能級之間產(chǎn)生了一定的隔閡。虛空中激發(fā)出的虛粒子對，必須要有另外的能量輸入，才可以輻射出實粒子；而實粒子要再回到虛空中去可能要吸收巨大的能量，比如宇宙大爆炸的能量或許就可以使費米子、玻色子等基本粒子轉(zhuǎn)化為純能量，然后再衰變成為虛空；另外一種途徑是，正粒子和反粒子、物質(zhì)和反物質(zhì)相遇可以100%完全轉(zhuǎn)化為能量，然后衰變?yōu)樘摽铡Ｈ绻f夸克、膠子是被禁錮在一起了，可光子是自由的，自由的光子也是不衰變的。要解釋光子不衰變的問題，現(xiàn)在也只能借鑒夸克禁閉理論。夸克是被膠子捆綁的，膠子是傳遞強相互作力的；光子是傳遞電磁力的，或許傳遞作用力的規(guī)范玻色子，原本的任務(wù)就是通過傳遞作用力來禁錮其它粒子不向虛空衰變。目前電磁力和弱核力已經(jīng)統(tǒng)一為電弱相互作力；強核力也是有望能夠被統(tǒng)一起來的，強力、弱力、電磁力統(tǒng)一之后，夸克禁閉理論就可以直接規(guī)范這種“統(tǒng)一力”了。那么夸克禁閉理論就可以推演成為“規(guī)范玻色子禁錮原理”：規(guī)范玻色子攜帶的作用力，禁錮其自身和其它基本粒子不向更低能級衰變。
量子力學(xué)預(yù)言，虛空中，也就是量子場蘊藏的能量是巨大的。據(jù)說惠勒通過計算得出虛空的能量密度約為1095g/cm3，在絕對零度仍然保持活性。虛空零點能可以激發(fā)出虛粒子，一般情況下不能形成實粒子；實粒子不能衰變?yōu)榱泓c能，但可以吸收和釋放熱輻射；熱輻射不能衰變?yōu)閷嵙Ｗ樱梢运プ優(yōu)榱泓c能。
量子虛空漲落，是由時間-能量的不確定性而導(dǎo)致的隨機現(xiàn)象，偶然間獲得能量激發(fā)出一對虛粒子，瞬間湮滅又釋放出能量，又把偶然獲得的能量歸還回去，這樣就不違返能量守恒定律。如果要捕獲虛空中激發(fā)出來的虛粒子，就必須要有另外的能量輸入進去，否則違返能量守恒定律是不可能從虛空中輻射出實粒子的。比如實驗中量子干涉器的震動就是向虛空補充了能量，因而才可以輻射出光子。虛空是能量的零點，是非粒子形態(tài)的純能量，所以是沒有強力、弱力、電磁力的，而引力不是一種作用力，只是物質(zhì)系統(tǒng)的運動現(xiàn)象，或者是物質(zhì)系統(tǒng)的系統(tǒng)勢能，所以零點能不可以自發(fā)的建立起秩序；規(guī)根據(jù)熱力學(xué)第二定律，要利用虛空的能量，必須要付出額外的更多能量才可以，零點能不存在正的利用價值的。因此，基于零點能的永動機都是錯的；宣稱開發(fā)利用零點能的科技都是詐騙。
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