Credit:Elvis Popovic 來自中國的研究者們稱，他們已經(jīng)成功地完成了一臺靠電力發(fā)動的引擎的測試。這臺引擎據(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。但是我們拿一個簡單的例子來說明吧：一個火箭引擎里，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，這些燃料就開始燃燒和被消耗。燃燒時，能量很自然是會向四面八方擴(kuò)展開的，但是由于燃料被困在了一個管狀結(jié)構(gòu)中，它的出口就只有一個。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，火箭也被推得更遠(yuǎn)了。 這個簡單的過程中有一個基本的原則，那就是引擎工作時總有某種反應(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)動定律。具體而簡單地講，就是說力總是成對存在的。同樣，另一個原因就是動量守恒定律。根據(jù)動量守恒定律，在一個密閉的系統(tǒng)內(nèi)，動量總和是恒定的。 牛頓第三運(yùn)動定律：當(dāng)兩個物體互相作用時，彼此施加于對方的力，其大小相等、方向相反。力必會成雙結(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”。上面兩個理論的意思就是：要想讓火箭向前運(yùn)動，就必須要有物質(zhì)朝與火箭反方向運(yùn)動；同樣地，要想讓火箭向前運(yùn)動，火箭后部就不能是密封的。 這也就是為什么這些中國科學(xué)家們聲稱已經(jīng)通過測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名叫 Roger Shawyer 的英國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)只是一個微波共振空腔（microwave resonating cavity），而形狀則是一個密封的缺頂圓錐體。你啟動這個電動的微波產(chǎn)生器，隨即它就開始在椎體內(nèi)發(fā)射微波，微波在這個密閉空間內(nèi)被反復(fù)地反彈，我們所運(yùn)用的則是這個過程中在密封室內(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，那么我們會說這個東西根本沒法移動，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 說之所以會產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因?yàn)椋捎诠舱袂皇且粋�缺頂圓錐體，在每一個橫截面的直徑都是不同的，所以微波的速率也會根據(jù)周長不斷變化。這個速率的變化實(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，這個力的差就形成了推力。Shawyer 本人還認(rèn)為，這個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獨(dú)立的參考系——這與愛因斯坦相對論中的一個特殊理論相吻合——也可以說這個系統(tǒng)并非閉合的。 有很多人對這個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 Shawyer，說他是個瘋子。不過我們卻找到了一個2007年的測試視頻，據(jù)說在視頻中的測試支架上，一臺 EmDrive 原型機(jī)完全靠自己內(nèi)部的力產(chǎn)生了運(yùn)動： 優(yōu)酷/YouTube [link] EmDrive 引擎被放置在一個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，它會試圖將你的整個柜子帶到空中。吞一個被啟動的 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)動的，這個微波相對論的理論說不通。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)計制作的原型機(jī)之一，之后就再也沒有任何動靜了——當(dāng)這種事發(fā)生時，它通常意味著這個東西名不副實(shí)，沒有什么價值，甚至根本就不管用。試想，如果在當(dāng)時就算這臺原型機(jī)只稍微動了一點(diǎn)點(diǎn)，像波音這樣的制造商會忽視這種低成本的瘋狂技術(shù)？ 不過就算我們不信，中國的研究者們對它嚴(yán)肅對待，顯然他們在這個項(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？》 |
