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10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?

2016-11-24 11:54| 发布者: funinusa_admin| 查看: 3026| 评论: 0

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摘要: 美国华人网-科技新闻-10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器? 要把地球上的东西送入遥远的太空深处是一件很难的事。现在我们是如何做到这一点的呢? 首先,用动力强大的火箭把飞行器送上天,给它一个初始 ...

美国华人网-科技新闻-10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?


要把地球上的东西送入遥远的太空深处是一件很难的事。现在我们是如何做到这一点的呢?

首先,用动力强大的火箭把飞行器送上天,给它一个初始速度↓

10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?

飞行器利用自己的初速度和其他行星的引力进一步调整速率和方向(俗称“引力弹弓”)↓

10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?

调整完毕后,依靠惯性在太空中移动(匀速),直到到达目的地(中间和到达目的地是可能会喷出少量气体进行微调)↓

10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?

这是目前唯一可行的方法,因为人类没有能力在太空中持续不断地为飞行器提供动力。

了解了这一点,电磁推进引擎(Emdrive)的价值就体现出来了。Emdrive是一种使用磁控管和微波的无反作用的推进系统。

飞行器在太空中旅行时(也是最耗时的部分),Emdrive就像一只看不见的手,可以把太阳能转换成微波,再利用微波推动飞行器往前走,也就是说,飞行器在太空中可以不断加速、速度越来越快。

我不知道媒体报道的4小时到月球、10周到火星究竟是怎么算出来的,但是能比传统动力的飞行器速度快,原因就在这。

10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?
▲1999年首次提出Emdrive概念的Roger Shawyer讲解Emdrive的驱动原理

Emdrive的概念从1999年被电子工程师Roger Shawyer提出之后,到2016年,已经有4家独立实验室做出了机器并证明确实有推动力。

其中包括我国西北工业大学航天学院的杨涓团队,以及最近引起科学界轰动的美国航空航天局“鹰工厂”实验室(NASA Eagleworks Lab)。

10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?
▲“鹰工厂”实验室致力于研究各种超前的飞行器推进方法

按理说,实验证明了这种引擎真的存在,整个科学界应该拍手称快——这相当于坐上了探索宇宙的“高铁”。

然而实际上,看到实验结果的人集体懵逼。

10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?

因为,Emdrive违反了动量守恒定律。

动量守恒定律:一个系统不受外力或所受外力之和为零,则这个系统的总动量保持不变。

动量在经典物理学中(牛顿力学体系)是物体质量和速度的乘积,表达运动物体的作用效果。

10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?

举个例子,两个体重一模一样的人静止(动量)站在冰面上(理想状态下摩擦力为0),一个人推了另外一个人一把,他们必定朝相反的方向以同样的速度远离,这样才能保证二人的动量之和依旧为0。

那么EmDrive神奇在哪里呢?它吸收了太阳光(此时没动),把它转化为微波(此时没动),又把微波发射到一个密闭的箱子里,结果整个EmDrive就动了!

10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?

我们注意,由于EmDrive的腔体是密闭的,所以微波带来的压力是内力,而只有外力,才能让整个系统(EmDrive及与它相连的一切东西)运动起来。如果我们认为EmDrive能驱动飞船,就相当于承认自己打自己一拳,能让自己飞出去一样。

这时候如果你还没被绕晕,也许会发现——太阳光也是从远处运动过来的,为什么不可以成为动量的来源呢?

因为光子没有质量,所以光子的动量属于相对论范畴,而不属于经典物理学范畴。

如果我们相信EmDrive的动量来源于外部物体阳光(光子),那么我们就需要在相对论和经典物理中“穿越”,相信EmDrive可以通过工程学,用某种方法把微观世界光子的相对论动量转移到宏观世界的具体物体上(EmDrive本身及其推动的航天器)。

说实话,这并不是没有可能的,更何况是在实验已经证明的情况下。毕竟不管是相对论还是经典物理学体系,都只是人类依靠自己对世界的理解硬生生发明出的一套规则,甚至于动量这个概念,都是人为发明的。

说的再简单一些:也许世界根本就不是按照我们理解的规则在运行。

10周到火星:反物理的EmDrive引擎是个什么神器?
▲人类对世界的理解,就像盲人摸象

所以随着证明EmDrive真的有推动力的实验越来越多,蝌蚪君选择相信实验结果而不是用动量守恒定律禁锢自己的思维。

等到物理学界的“大一统时代”到来时,也许我们就会发现在相对论和经典物理中“穿越”是轻而易举的,又或者,根本就没有“穿越”这回事。

不过现在,我们只要先学学NASA就可以了:认为电磁推进引擎是有效的,能产生原理不明的推力。

毕竟事实如此,搞不清楚一件事,并不丢人啊。



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