地球自轉能產生能量嗎？物理學家對此存在分歧

近期物理學家提出一個創新性觀點：地球在其自身磁場中自轉的能量可以用于發電。實驗表明，一種特殊的磁性材料有助于利用地球自轉產生的能量。但并非所有人都相信這一說法。相關研究成果3月19日發表于《物理評論研究》，并于加利福尼亞州阿納海姆舉行的美國物理學會會議上進行了展示。

研究人員說，這一發現雖然具有爭議性，但也令人著迷。這種效應僅在精心設計的裝置中被識別出來，并且只產生了17微伏的電壓——這僅僅是單個神經元放電時釋放電壓的一小部分因此很難證實這種觀測結果不是由其他效應引起的。如果這種現象是真實的，并且該裝置能夠被放大，那么它可以在保持靜止的狀態下產生零排放的電力，這在偏遠地區或醫學應用中可能會很有用。

“這個想法有些違背直覺，自法拉第以來就一直存在爭議，”威斯康星大學歐克萊爾分校的名譽物理學家Paul Thomas說。但他認為，由新澤西州普林斯頓大學的物理學家Christopher Chyba領導的這一實驗非常謹慎。“我認為這非常令人信服且令人驚嘆。”

其他人也認為結果令人震驚，但仍持懷疑態度。曾在阿姆斯特丹自由大學工作的退休物理學家Rinke Wijngaarden從2016年開始關注作者的主張，2018年他在自己的實驗中也沒有發現這種效應。他認為這項工作非常有趣，但“仍然確信Chyba等人的理論不可能是正確的”。

從理論上講，該裝置的工作原理與發電站類似，導體通過磁場會導致電子移動，從而產生電流。由于地球自轉，其部分磁場保持靜止（根據1912年的一項證明），地球表面的導體將穿過磁場的某些部分。

通常情況下，這不會產生電流，因為在像地球這樣的均勻磁場中，感受到這種推力的電子會重新排列，產生相反的電場力，最終使電荷保持靜止。這不適用于導體感受到的力不斷變化的地方，如發電機。

但Chyba和同事說，他們找到了一個漏洞。通過復雜的計算，他們展示了某些具有特殊性質的材料——當被制成圓柱形管狀時，可以將地球磁場引導到一個奇怪的裝置中。他們認為，這將產生一種磁推力，而裝置內部的靜電力無法抵消這種磁推力，從而產生電流。

為了證明他們的理論，研究人員用含有錳、鋅和鐵的軟磁材料制作了一個空心圓柱體。在控制其他影響的同時，他們尋找通過該裝置的電壓和電流。結果驗證了他們的預測：他們觀察到一個微小的17微伏電壓，它取決于裝置相對于地球磁場的方向。當他們使用實心導體而不是空心管時，電壓為零。

“觀察到的電壓如此之小，以至于有許多潛在的虛假原因存在。”Wijngaarden說，但Chyba的團隊“竭盡全力試圖避免”其他可能的影響因素，例如溫度變化

Wijngaarden表示，在得出電壓確實來自地球自轉的結論之前，還需要更多的證據。物理學家可以測試該實驗在不同的緯度是否會產生不同的結果，就像預測的那樣。盡管這并不容易，但由于結果令人驚訝，因此“確實需要”進行驗證。

Chyba說，如果另一個研究小組能夠驗證這些結果，下一步將是嘗試擴大該裝置的規模，使其足以產生有用的能量。“我們的方程式展示了如何進行這種擴展，但這與證明它確實可行是完全不同的。”

即使成功了，這種方法也不會憑空產生能量。它將利用地球的動能，并在此過程中導致地球的自轉逐漸減慢——盡管只是略微減慢。如果這種技術提供了地球所有的電力需求，而2022年地球的電力需求約為11萬億瓦，作者計算得出，這將在未來一個世紀內使地球的自轉減慢7毫秒。這與由自然現象（例如月球的引力和地球內核中不斷變化的動力學）引起的轉速變化類似。

相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.013285