电磁真空涨落与拓扑诱导的带电粒子运动

我们表明，闵可夫斯基时空空间截面的非平凡拓扑允许带电粒子在电磁场量子真空涨落下发生运动。这是这些真空涨落的一个潜在可观测效应。我们推导了当带电粒子位于一个或多个方向具有紧致空间截面的闵可夫斯基时空时，其速度平方离散度。我们具体考察了当空间截面具有不同全局均匀与非均匀拓扑时这些随机运动的细节。我们还表明，闵可夫斯基时空空间截面仅在一个方向上紧致化，就足以在紧致与非紧致方向上产生速度离散分量。我们讨论了在真空涨落下的这些随机运动是否可在局域上用于揭示全局（拓扑）均匀性与非均匀性的问题。在全局均匀空间中，拓扑诱导的带电粒子速度离散与其位置无关，而在全局非均匀空间中，速度的时间演化依赖于粒子位置。最后，通过使用全局均匀空间的闵可夫斯基拓扑极限，我们表明紧致拓扑长度的值越大，带电粒子速度离散可忽略的时间间隔就越长。这意味着当闵可夫斯基时空具有单连通空间拓扑时，不允许带电粒子在电磁量子涨落下发生运动。这种电磁量子真空涨落下带电粒子随机运动的根本原因在于非平凡空间拓扑。