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在泄露文件后，經(jīng)歷了幾個月的懷疑和猜測，NASA經(jīng)過幾年“閉關(guān)”研究的EmDrive的論文終于獲得同行審議發(fā)表在AIAA上。這篇論文揭示了”不可能“的推進系統(tǒng)其實是可行的！ EmDrive在科學界通常被人嗤之以鼻，因為它是個“違反經(jīng)典物理學”的存在。 然而，十多年了，EmDrive 并沒有被埋沒，反而引起越來越多的關(guān)注。因為，NASA都無法否認它產(chǎn)生的實驗結(jié)果，而更令人費解的是，至今都沒有人知道它的工作原理，就連它的發(fā)明人 Roger Shawyer 也無法解釋清楚。 這讓人不禁想起科幻小說家阿西莫夫《永恒的終結(jié)》里的場景：未來的人類通過時間旅行，將一個名為維科·馬蘭松的人送來 21 世紀，制作出了超越當時科技水平的機器。書里有這么一段描述馬蘭松：“他的同僚們常常感到很懊惱，因為他可以造出這么神奇的機器，卻解釋不出原理?！?這與 EmDrive 的發(fā)明人 Roger Shawyer 面臨的境況何其相似。 同樣的，在電影《知無涯者》中，數(shù)學天才拉馬努金的腦中經(jīng)常浮現(xiàn)出了許多正確的公式，卻無法提供推導過程。 【沒有燃料的引擎】
EmDrive 的全稱是 Electromagnetic Drive， 即電磁驅(qū)動，其核心部件是一個特殊形狀的微波共振腔體（類似微波爐），里面不斷跳躍的微波給航天器提供推力，而太陽能可以提供電力來維持微波的運動。 Roger Shawyer稱其為'沒有排氣裝置的火箭引擎'。這意味著，它是一個沒有燃料的火箭引擎。相比于傳統(tǒng)燃料罐，輕地不可思議。 只需要太陽能，它就可以在外層空間慢慢地累積速度，最后達到極快速度飛至外星球。據(jù)估算，如果將 EmDrive 作為宇宙飛船的發(fā)動機，那么前往月球只要 4 小時，到火星只要70天，到離我們最近的恒星半人馬座只需要 100年（現(xiàn)階段技術(shù)需要數(shù)萬年）。 但是， EmDrive 飽受質(zhì)疑，因為它似乎違反了牛頓第三定律。 【EmDrive違反了經(jīng)典物理學定律？】 上過初中物理的都知道，牛頓第三定律表述了：當兩個物體相互作用時，彼此施加于對方的力，其大小相等、方向相反，作用在同一條直線上。“力”勢必會成雙結(jié)對地出現(xiàn)：其中一道力稱為“作用力”；而另一道力則稱為“反作用力”。 火箭要升空，就要產(chǎn)生推進力，那么產(chǎn)生推進力的方法是火箭內(nèi)部液態(tài)燃料燃燒，噴出的氣體對火箭產(chǎn)生向上的反作用力的推力，這個推力讓火箭升空。 但是 EmDrive 的設(shè)計思路是在一個封閉空間內(nèi)進行，外界沒有任何的作用力，可是它卻憑空產(chǎn)生了前進的推進力。 Roger Shawyer 在接受采訪時也被問到這個“永恒的”問題，他明確表示 EmDrive 并沒有違反牛頓力學定律，但是用于解釋的理由卻很模糊。他說：“EmDrive 建立在牛頓第三運動定律之上。EmDrive 在一個方向上產(chǎn)生推進力，如果情況允許的話，它也會在相反方向加速。整個過程的動量是守恒的?！?/span> 他表示，EmDrive 建立在麥克斯韋、牛頓和愛因斯坦等人的理論之上，并沒有其他的獨特理論。 【石破天驚的實驗結(jié)果】 人們普遍認為 EmDrive 就跟永動機一樣，缺乏科學原理的支撐，不可能實現(xiàn)。 從2010年開始，該設(shè)備已經(jīng)被包括美國、中國在內(nèi)好幾個國家的科學家們建造、測試過，每次實驗結(jié)果都顯示有一定量的推力產(chǎn)生。NASA在2014年夏天和2015年初測出微量推力，到2015年7月，德國德累斯頓理工大學教授展示了更精密的實驗結(jié)果，證明其確實能產(chǎn)生推力。 這些試驗結(jié)果堪稱石破天驚，本來大家是等著“辟謠”的，沒想到竟是這樣的結(jié)果，大大超乎人們的意料。這一下，EmDrive 火了，各大主流媒體爭相報道，幾周到達火星這樣的標題霸占了當天的科技新聞頭條。
而這次，NASA的實驗結(jié)果顯示在真空的條件下，EmDrive可以產(chǎn)生1.2毫牛/千瓦的推力。作為比較，一個超強的霍爾推進器可以產(chǎn)生60 毫牛/千瓦的推進力。但是它需要推進燃料，這個額外的負載可以抵消高推力。另一方面，光帆只能產(chǎn)生6.67微牛/千瓦的推力。 盡管到現(xiàn)在為止，沒人能給出其背后原理的合理解釋。 【背后可能的原理】 首先，Shawyer 自己并沒有給出令人信服的原理解釋。而 NASA 的論文里也并沒有解釋為什么這個設(shè)備會在違反物理定律的同時卻能夠運作。這不是論文關(guān)注的重點，但他們也給出了一個猜測。他們認為這跟導航波理論（pilot wave theory）有關(guān)系。 導航波理論是比較有爭議的量子力學的詮釋。基本上，目前廣泛被接受的量子力學的哥本哈根詮釋認為粒子在被觀測之前沒有一個確定的位置。而導航波理論認為粒子在任何時刻都有精確的位置，但是為了讓這成立，又會有一些奇怪的結(jié)果【文獻2】。而近幾年導航波理論越來越流行，NASA的團隊認為它可以幫助解釋為什么EMDrive可以產(chǎn)生推力。當然，這只是其中一個猜想，要想正確理解其背后的理論，還需要更多的努力。 參考文獻 【1】Harold White, et al. Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum. Journal of Propulsion and Power. DOI: 10.2514/1.B36120 (2016)。（http://arc./doi/10.2514/1.B36120） 【2】New Support for Alternative Quantum View （https://www./20160517-pilot-wave-theory-gains-experimental-support/） |
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