Credit:Elvis Popovic 來自中國(guó)的研究者們稱，他們已經(jīng)成功地完成了一臺(tái)靠電力發(fā)動(dòng)的引擎的測(cè)試。這臺(tái)引擎據(jù)說并不需要任何一種推進(jìn)燃料，也沒有任何排放物。該引擎名為“EmDrive”（英文維基百科/EmDrive 官網(wǎng)），它能夠直接將微波能轉(zhuǎn)換并推進(jìn)到內(nèi)部的一個(gè)密封室內(nèi)。哦，并且它完全沒有噪音（據(jù)說是一點(diǎn)聲音都沒有），效率極高。所有的這些看起來都好得不真實(shí)，不過研究者們卻聲稱他們已經(jīng)有了一臺(tái)原型機(jī)，而原型機(jī)工作正常，并且，他們剛剛才發(fā)布了一篇論文詳細(xì)敘述它的工作。 在說到 EmDrive 的具體工作原理之前，先來補(bǔ)充一些背景信息。引擎就是將能量轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)的機(jī)器。引擎的種類有很多，能量轉(zhuǎn)化的方式也有很多。但是我們拿一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來說明吧：一個(gè)火箭引擎里，有一根巨大的管道，里面塞滿了一些有爆炸性的物質(zhì)（推進(jìn)燃料）。當(dāng)火箭被發(fā)射時(shí)，這些燃料就開始燃燒和被消耗。燃燒時(shí)，能量很自然是會(huì)向四面八方擴(kuò)展開的，但是由于燃料被困在了一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)中，它的出口就只有一個(gè)。管狀結(jié)構(gòu)材質(zhì)是均勻的，所以除了兩端以外，推進(jìn)燃料所產(chǎn)生的能量在結(jié)構(gòu)內(nèi)也是均勻的。這樣，當(dāng)推進(jìn)燃料從后端逃離時(shí)，火箭也被推得更遠(yuǎn)了。 這個(gè)簡(jiǎn)單的過程中有一個(gè)基本的原則，那就是引擎工作時(shí)總有某種反應(yīng)在進(jìn)行著。那些燃燒后你不需要的物質(zhì)（排放物）是推進(jìn)引擎和整個(gè)機(jī)器的關(guān)鍵之一。我這么說的原因是因?yàn)檫@是物理學(xué)的基本法則：牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律。具體而簡(jiǎn)單地講，就是說力總是成對(duì)存在的。同樣，另一個(gè)原因就是動(dòng)量守恒定律。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，在一個(gè)密閉的系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)量總和是恒定的。 牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律：當(dāng)兩個(gè)物體互相作用時(shí)，彼此施加于對(duì)方的力，其大小相等、方向相反。力必會(huì)成雙結(jié)對(duì)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”。上面兩個(gè)理論的意思就是：要想讓火箭向前運(yùn)動(dòng)，就必須要有物質(zhì)朝與火箭反方向運(yùn)動(dòng)；同樣地，要想讓火箭向前運(yùn)動(dòng)，火箭后部就不能是密封的。 這也就是為什么這些中國(guó)科學(xué)家們聲稱已經(jīng)通過測(cè)試的引擎聽起來很瘋狂的原因：根據(jù)物理學(xué)的基本原理，這樣的引擎在我們的宇宙中是不允許存在的。 這項(xiàng)技術(shù)的基本操作原理最早是由一個(gè)名叫 Roger Shawyer 的英國(guó)人在好幾十年前所提出的。由于概念超前，前幾年他的這些構(gòu)思經(jīng)常出現(xiàn)在媒體上。EmDrive 的實(shí)質(zhì)其實(shí)只是一個(gè)微波共振空腔（microwave resonating cavity），而形狀則是一個(gè)密封的缺頂圓錐體。你啟動(dòng)這個(gè)電動(dòng)的微波產(chǎn)生器，隨即它就開始在椎體內(nèi)發(fā)射微波，微波在這個(gè)密閉空間內(nèi)被反復(fù)地反彈，我們所運(yùn)用的則是這個(gè)過程中在密封室內(nèi)所產(chǎn)生的輻射壓（radiation pressure）。 下面是 DVICE 的編雞從 New Scientist 上所找到的一張示意圖：
現(xiàn)在，如果我們?nèi)匀贿x擇相信那些枯燥的物理學(xué)定律，那么我們會(huì)說這個(gè)東西根本沒法移動(dòng)，因?yàn)樵诿芊馐覂?nèi)彈來彈去的，由微波產(chǎn)生的能量最終會(huì)相互抵消，EmDrive 里根本就沒有“消耗”。 然而，如果我們選擇相信 Shawyer，那么 EmDrive 實(shí)際上可以產(chǎn)生一股比較小的推力讓引擎朝圓錐地面積較大的那一面的方向前進(jìn)。Shawyer 說之所以會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因?yàn)椋捎诠舱袂皇且粋�(gè)缺頂圓錐體，在每一個(gè)橫截面的直徑都是不同的，所以微波的速率也會(huì)根據(jù)周長(zhǎng)不斷變化。這個(gè)速率的變化實(shí)際上已經(jīng)足夠在椎體“低端”施加一股較強(qiáng)的力，而在“頂端”施加一股較弱的力，這個(gè)力的差就形成了推力。Shawyer 本人還認(rèn)為，這個(gè)引擎并沒有推翻或是違反了任何物理法則，你需要將參與其中的電磁波看作一個(gè)獨(dú)立的參考系——這與愛因斯坦相對(duì)論中的一個(gè)特殊理論相吻合——也可以說這個(gè)系統(tǒng)并非閉合的。 有很多人對(duì)這個(gè)引擎的原理都帶著質(zhì)疑，也有很多有著物理學(xué)和數(shù)學(xué)背景的專業(yè)人士批評(píng) Shawyer，說他是個(gè)瘋子。不過我們卻找到了一個(gè)2007年的測(cè)試視頻，據(jù)說在視頻中的測(cè)試支架上，一臺(tái) EmDrive 原型機(jī)完全靠自己內(nèi)部的力產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng)： 優(yōu)酷/YouTube [link] EmDrive 引擎被放置在一個(gè)類似于盒子的裝置中，這也是說它“瘋狂”的原因之一：它里面既沒有什么實(shí)在的東西產(chǎn)生反應(yīng)，也不需要從外部吸收氧氣或是空氣，也就是說你把它嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)地密封起來，它照樣工作得開開心心的，照樣能帶著機(jī)器向前跑。把它放在你的襪子抽屜里，它會(huì)試圖將你的整個(gè)柜子帶到空中。吞一個(gè)被啟動(dòng)的 EmDrive 在肚子里，說不定你就飄起來了。將它封在一塊水泥里，只要你能為它提供足夠的電量，它甚至能讓這塊水泥飄浮在半空！ 這里我要重申一次，要說明這個(gè)引擎不可能成功的理由仍然有很多，而科學(xué)界的輿論也傾向于認(rèn)為 Shawyer 的引擎是因?yàn)槠渌恍┰蚨\(yùn)動(dòng)的，這個(gè)微波相對(duì)論的理論說不通。波音公司的幻影工廠（又叫“鬼怪工廠”）曾經(jīng)派人去看過 Shawyer 設(shè)計(jì)制作的原型機(jī)之一，之后就再也沒有任何動(dòng)靜了——當(dāng)這種事發(fā)生時(shí)，它通常意味著這個(gè)東西名不副實(shí)，沒有什么價(jià)值，甚至根本就不管用。試想，如果在當(dāng)時(shí)就算這臺(tái)原型機(jī)只稍微動(dòng)了一點(diǎn)點(diǎn)，像波音這樣的制造商會(huì)忽視這種低成本的瘋狂技術(shù)？ 不過就算我們不信，中國(guó)的研究者們對(duì)它嚴(yán)肅對(duì)待，顯然他們?cè)谶@個(gè)項(xiàng)目上已經(jīng)努力了好幾年。來自西安工業(yè)大學(xué)航天宇航推進(jìn)技術(shù)工程專業(yè)的Yang Juan（？？暫時(shí)沒找到資料）前幾日發(fā)表了論文《無燃料微波推進(jìn)器的凈推力測(cè)量》，在論文中，Yang 教授（...）在論文中說道他們所制作的 EmDrive 原型機(jī)之一能夠產(chǎn)生2,500瓦特的電。雖然這聽起來是個(gè)小數(shù)字，但是我們無疑還是得到了一種效率最高的空間飛行引擎。 總之，希望它是真的，但我仍然保守地選擇暫時(shí)站在物理學(xué)的一邊。[keep_beating via DVICE] 附：《參考消息》的轉(zhuǎn)載文章《微波引擎：尖端科技？癡人說夢(mèng)？》 |
