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引言:要把地球上的東西送入遙遠(yuǎn)的太空深處是一件很難的事?,F(xiàn)在我們是如何做到這一點(diǎn)的呢? 火箭是如何上天的 首先,用動(dòng)力強(qiáng)大的火箭把飛行器送上天,給它一個(gè)初始速度! 飛行器利用自己的初速度和其他行星的引力進(jìn)一步調(diào)整速率和方向(俗稱“引力彈弓”) 調(diào)整完畢后,依靠慣性在太空中移動(dòng)(勻速),直到到達(dá)目的地(中間和到達(dá)目的地是可能會(huì)噴出少了氣體進(jìn)行微調(diào)) 這是目前唯一可行的方法,因?yàn)槿祟悰]有能力在太空中持續(xù)不斷地為飛行器提供動(dòng)力。 神奇的EmDrive 了解了這一點(diǎn),電磁推進(jìn)引擎(Emdrive)的價(jià)值就體現(xiàn)出來了。Emdrive是一種使用磁控管和微波的無反作用的推進(jìn)系統(tǒng)。 飛行器在太空中旅行時(shí)(也是最耗時(shí)的部分),Emdrive就像一只看不見的手,可以把太陽能轉(zhuǎn)換成微波,再利用微波推動(dòng)飛行器往前走,也就是說,飛行器在太空中可以不斷加速、速度越來越快。 目前尚不清楚4小時(shí)到月球、10周到火星究竟是怎么算出來的,但是能比傳統(tǒng)動(dòng)力的飛行器速度快,原因就在這。 ▲1999年首次提出Emdrive概念的Roger Shawyer講解Emdrive的驅(qū)動(dòng)原理 Emdrive的概念從1999年被電子工程師Roger Shawyer提出之后,到2016年,已經(jīng)有4家獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室做出了機(jī)器并證明確實(shí)有推動(dòng)力。 其中包括我國西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院的楊涓團(tuán)隊(duì),以及最近引起科學(xué)界轟動(dòng)的美國航空航天局“鷹工廠”實(shí)驗(yàn)室(NASA Eagleworks Lab)。 按理說,實(shí)驗(yàn)證明了這種引擎真的存在,整個(gè)科學(xué)界應(yīng)該拍手稱快——這相當(dāng)于坐上了探索宇宙的“高鐵”。 然而實(shí)際上,看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的人集體懵逼。 因?yàn)?,Emdrive違反了動(dòng)量守恒定律。 動(dòng)量守恒定律: 一個(gè)系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零,則這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。 動(dòng)量在經(jīng)典物理學(xué)中(牛頓力學(xué)體系)是物體質(zhì)量和速度的乘積,表達(dá)運(yùn)動(dòng)物體的作用效果。 For example 兩個(gè)體重一模一樣的人靜止(動(dòng)量)站在冰面上(理想狀態(tài)下摩擦力為0),一個(gè)人推了另外一個(gè)人一把,他們必定朝相反的方向以同樣的速度遠(yuǎn)離,這樣才能保證二人的動(dòng)量之和依舊為0。 那么EmDrive神奇在哪里呢?它吸收了太陽光(此時(shí)沒動(dòng)),把它轉(zhuǎn)化為微波(此時(shí)沒動(dòng)),又把微波發(fā)射到一個(gè)密閉的箱子里,結(jié)果整個(gè)EmDrive就動(dòng)了! ![]() 我們注意,由于EmDrive的腔體是密閉的,所以微波帶來的壓力是內(nèi)力,而只有外力,才能讓整個(gè)系統(tǒng)(EmDrive及與它相連的一切東西)運(yùn)動(dòng)起來。如果我們認(rèn)為EmDrive能驅(qū)動(dòng)飛船,就相當(dāng)于承認(rèn)自己打自己一拳,能讓自己飛出去一樣。 ![]() 這時(shí)候如果你還沒被繞暈,也許會(huì)發(fā)現(xiàn)——太陽光也是從遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)過來的,為什么不可以成為動(dòng)量的來源呢? 因?yàn)楣庾記]有質(zhì)量。所以光子的動(dòng)量屬于相對論范疇,而不屬于經(jīng)典物理學(xué)范疇。 如果我們相信EmDrive的動(dòng)量來源于外部物體陽光(光子),那么我們就需要在相對論和經(jīng)典物理中“穿越”,相信EmDrive可以通過工程學(xué),用某種方法把微觀世界光子的相對論動(dòng)量轉(zhuǎn)移到宏觀世界的具體物體上(EmDrive本身及其推動(dòng)的航天器)。 說實(shí)話,這并不是沒有可能的,更何況是在實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明的情況下。畢竟不管是相對論還是經(jīng)典物理學(xué)體系,都只是人類依靠自己對世界的理解硬生生發(fā)明出的一套規(guī)則,甚至于動(dòng)量這個(gè)概念,都是人為發(fā)明的。 說的再簡單一些:也許世界根本就不是按照我們理解的規(guī)則在運(yùn)行。 ![]() ▲人類對世界的理解,就像盲人摸象 所以隨著證明EmDrive真的有推動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)越來越多,蝌蚪君選擇相信實(shí)驗(yàn)結(jié)果而不是用動(dòng)量守恒定律禁錮自己的思維。 等到物理學(xué)界的“大一統(tǒng)時(shí)代”到來時(shí),也許我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)在相對論和經(jīng)典物理中“穿越”是輕而易舉的,又或者,根本就沒有“穿越”這回事。 不過現(xiàn)在,我們只要先認(rèn)為電磁推進(jìn)引擎是有效的,能產(chǎn)生原理不明的推力就可以了。 ![]() 來源:蝌蚪五線譜 |
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