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NASA的“无燃料发动机”让曲速引擎成真?你咋不上天呢!

果壳  · 公众号  · 科学  · 2016-11-30 20:43

正文

上周,《推进与动力杂志》发表了一项关于EM-Drive推进器的论文,这项经过同行评议的研究迅速引起了科学家与媒体的热议。 物理学克里斯·李(Chris Lee) 却在阅读论文后,在技术资讯网站 Ars Technica 上发表了这样一篇文章,给它泼了冷水—— 这“你咋不上天呢推进器”产生的推力,还比不上论文产生的噪声多。



作者:Chris Lee

翻译:玛雅蓝

编辑:Ent,Calo


过去几年,一种新的推进系统时不时就在网络上小范围火一阵,我会把它叫做“ 你咋不上天呢推进器 ”。这一让EM-drive死而复生的推进器具备了一项新技术的所有最厉害的特征:


它大体上违反了已被牢牢确立的物理学原理;

人们对它工作原理的解释语焉不详;

连在表面上提示它切实可行的数据都少得很,而且还没得到充分的阐释。



上周,由于EM-Drive背后的研究团队发表了一篇论文,介绍针对其运行的测试结果,这玩意儿又火了。


图片里铜质的圆台状物体就是论文中测试的推进器原型。


在讨论那篇论文之前,我先后退一步来叙述一下背景。我不是无端否定他们的结果,我甚至不否认这项研究有可能打开物理学中新世界的大门,我只是说,要想让我认真考虑这种可能性,首先要让我相信这些数据无法被现有的物理学定律解释。 而目前为止,我还无法被说服 。实际上,我对论文中的细节缺失感到相当沮丧。


先聊原理


“你咋不上天呢推进器”背后的原理 实在是太欠缺解释 ,因此这里我只能作一些猜测。它看起来似乎跟等离子推进器有点关系,你需要提供一个电磁场,并给带电粒子加速。给带电粒子加速产生的反作用力将为推进器加速。真是个了不起的想法,我觉得每个人家里都至少应该备两台。


然而,这个“你咋不上天呢推进器”还往前走了两步: 首先,推进器上没有能喷出带电粒子的出口;其次,推进器里本来就没有带电粒子 。宇宙在以一种乔普拉(Chopra)的方式协助它,并且免费提供燃料。 (译者注:迪帕克·乔普拉(Deepak Chopra)是美国著名灵性导师和畅销书作家,倡导替代医学。)



迪帕克·乔普拉本人,“
可以,这很灵性。”   图片来源: Huffington Post


这话是什么意思?这台推进器背后的想法来自于真空中的量子涨落。 真空并非空无一物,那里实际上充满了虚粒子,它们在合适的条件下可以变成实粒子 。确实存在很多可被观测的现象,背后的成因可解释为虚粒子瞬间变成了实粒子,干了点啥,然后又消失在宇宙的虚空中。


真空中虚粒子活动的一种示意。图片来源:Derek Leinweber


这有点像借用邻居的割草机。你可以开口问,但他们可能会拒绝。你也可以等到邻居出门了,悄悄把它推过来修剪草坪,然后把水箱加满还回去。但就算割草机的位置没有明显的变化,它也会在冷却时发出轻微噪声,邻居也会闻到刚剪过的草的味道,进而发现割草机被人用过了……好吧,这个比喻不太好,但虚粒子确实能让现实世界感觉到它们的存在。


这台“你咋不上天呢推进器” 使用某种机制,让虚粒子变成实粒子,并在它们消失前给它们加速 。然而就在被加速的短短一段时间里,它们就能通过反作用力来产生推进力。


在某种程度上,这几乎还能讲得通一丢丢,但接下来你就要看细节了:一个大号的空心铜圆锥,一头装上一小坨塑料, 里面的微波辐射还不够加热一块面包,这东西怎么就能延长虚粒子的寿命了?


还有更多细节吗?


这些粒子之所以只是暂时存在,是因为它们成对出现,然后几乎立刻就会相互湮灭。所以虚宇宙可以产生一些能量,但马上又把它收回去了。


在特殊条件下,你可以从虚宇宙中窃取一些能量。例如,黑洞的事件视界上就可能会产生一对粒子,分别位于视界的两端。一个粒子带着能量逃脱了(这叫霍金辐射),另一个又掉进了黑洞中。令人悲伤的是, 考虑到这个装置所用的铜的密度,这实验跟黑洞没什么关系。


你也可以通过抑制真空涨落来产生力。两块导电平板,相隔一段距离,就限制了盘中间能够发生哪些涨落。在这块区域之外没有这样的限制,内侧和外侧的涨落之间的不平衡产生了一个净力,使得两个平板互相靠近。同样,现有的物理学理论也能很好地解释这个现象。


但这些NASA研究员的实验结果却不好解释。不,这个“你咋不上天呢推进器”的运行似乎有一个前提原则,就是 这些暂时出现的粒子很容易分离 (得避免它们成对湮灭),因为在那一小坨塑料的边界上,真空涨落的密度改变了,所以……唔,某些“物理学过程”就发生了?


不好意思,关于这台设备的物理学基础,我大概只能说这么多了。论文中有一处提到,研究人员有一个模型,能够预测在一系列给定条件下它能产生多大的推力,但却没有进一步提及这个模型。网络搜索结果指向一个油管频道(我没仔细研究)和一份NASA的报告。 NASA的报告中提出了一些概念,暗示可能存在一个模型,但仅此而已(当然也没有提出任何预测),也没有提供更详细的信息。


实验当然能说明一切,对吧?







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