地球不停地自轉，數十億年來從未停歇。那么問題來了：我們能不能從地球的自轉中“偷”一點能量，比如，用它來發電？

事實上，這個問題已經被追問了近兩個世紀。早在1832年，法拉第（Michael Faraday）就做過類似實驗，但他的結論是否定的。從那時起，經典電磁學的發展似乎也印證了這個判斷：地球雖有磁場，也在自轉，但無法自我驅動發電。

然而，科學有趣的地方正在于：有些問題雖然被“否定”過，卻依然值得重新提問。

2016年，物理學家Christopher Chyba及合作者重新審視了這個問題。他們從理論上推導出：如果構造出一種在材料性質和幾何結構上都滿足特定條件的系統，答案也許就能從“不可能”變成“可能”。

現在，一項發表于《物理評論研究》的新實驗似乎讓這一設想更進一步。研究人員用錳鋅鐵氧體制作的空心圓柱體狀磁性裝置，在實驗室中觀測到了極其微弱但持續的直流電壓和電流——正如他們的理論預測那樣。

“不可能”中的突破口

從理論上看，這一裝置的工作原理與發電站類似。在傳統的發電站中，導體通過磁場導致電子移動，從而產生電流。而當地球旋轉時，雖然部分磁場保持靜止，但地球表面的導體也會穿過磁場的某些分量。然而，通常情況下，這并不能產生電流。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迅速重新排列，產生相反的電力，抵消磁力，最終使電荷保持靜止，電流因而不會持續流動。

大約十年前，Chyba在研究衛星穿越行星磁場產生加熱效應時，對這一問題產生了興趣。他開始思考：類似的效應是否也可能出現在地球表面？

他的答案是：也許可以。通過一系列復雜的電動力學推導，他與合作者指出，如果使用一種既是磁屏蔽，又是一個弱導體的材料，并將其制成空心圓柱體，就可能突破上述的電場抵消機制。具體而言，當這樣一個空心圓柱體置于地球磁場中，并使其長軸垂直于地球的磁場方向和旋轉速度方向時，就會形成一個無法被內部電場完全抵消的磁推力，從而在圓柱體兩端形成電壓。

這正是他們在2016年首次提出的理論設想。

微電壓的實驗驗證

在新的研究中，為了在實驗室中證明他們的理論，Chyba等人用錳鋅鐵氧體制作了一個長30厘米、寬2厘米的空心圓柱體，并將其沿南北方向定位，與地面成57°角。這個位置垂直于地球磁場和地球自轉方向——也就是研究人員預測將產生最大的電壓和電流的方向。

為了驗證這一理論，研究團隊制作了一個長30厘米、直徑2厘米的空心錳鋅鐵氧體圓柱體。他們在圓柱體的兩端各放置一個電極，用來測量電壓。

在實驗中，他們先其沿南北方向延伸放置，并與地面成57°角，即與地球磁場和自轉方向垂直的位置——也就是理論預測將產生最大的電壓和電流的方向。作為對照，研究人員還將裝置分別旋轉90°（0電壓方向）和180°（反電壓方向），以觀察電壓是否隨方向發生變化。

測量結果證實了他們的預測：當裝置處于預測的最佳方向時，電壓達到約17微伏（μV）；當旋轉90°時，電壓歸零；當進一步旋轉到180°時，電壓再次出現，且數值相近但符號相反。

此外，研究人員還對裝置的結構進行了控制實驗：當他們使用的是實心的錳鋅鐵氧體圓柱體時，電壓始終為零，說明空心結構和材料特性似乎是該效應發生的關鍵。

是新現象，還是幻象？

雖然17微伏的電壓，甚至比一個神經元放出的電信號還要微弱。但如果這一現象確實存在，并且裝置可以按比例放大，那么它就有可能在靜止狀態下，持續產生無排放的電力。

這聽起來令人振奮，但科學界仍保持審慎態度。一些學者指出，這樣微弱的信號極易受到溫度波動、電磁干擾等因素的影響，因此尚不能斷言其源自地球自轉。

不過，也有科學家認為，即便信號微小，也可能標志著一項新的基礎物理效應的發現。Chyba表示，下一步是等待其他團隊進行重復實驗，驗證結果的可靠性；之后才會考慮如何放大這一效應，實現更高的電壓和電流輸出。

此外，值得一提的是，這種“偷電”并不代表能量從“虛空”中誕生，它依然是從地球的動能中提取的。研究人員估算：如果用這種方式為全球提供全部電力，地球的自轉將在未來100年內減慢大約7毫秒——幾乎可以忽略不計，但也提醒我們，能量總是有代價的。

無論這項研究最終能否轉化為實際能源技術，它都體現了一種珍貴的科學精神：即便問題已被否定，也仍值得重新發問。有時，真正推動我們對自然規律認知邊界的，正是那些看似“無聊”或“微不足道”的探索。

#參考來源：

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.013285

https://physics.aps.org/articles/v18/62

https://www.scientificamerican.com/article/can-earths-rotation-be-a-power-source-physicists-debate-bold-new-idea/

#圖片來源：

封面&首圖：NASA