沒有空氣如何產(chǎn)生反推力_沒有空氣阻力

　　一項新研究指出，看似違背物理定律的EmDrive推進(jìn)系統(tǒng)確實是可行的。

　　近日一篇外泄的論文顯示，科學(xué)家正在研發(fā)EmDrive引擎原型機(jī)，引發(fā)了大量爭議。如今該論文終于通過了同行評審，正式發(fā)表在了美國航空航天協(xié)會的《推進(jìn)與動力期刊》上。論文中介紹了NASA雄鷹工作實驗室（Eagleworks Laboratories）開展的一系列成功測試。

　　EmDrive引擎最初由英國研究人員羅杰·肖耶爾（Roger Shawyer）于十幾年前發(fā)明。該引擎的原理是，讓光子微波在密閉的錐體內(nèi)部反彈，從而在錐體較細(xì)的一端產(chǎn)生推力，推動宇宙飛船向前飛行。但從牛頓的運動學(xué)第三定律來看，這是不可能實現(xiàn)的，因為任何運動都會產(chǎn)生大小相等的反作用力，而EmDrive引擎不會向外噴射任何廢料。（可以聯(lián)想一下火箭，它們就是通過高速噴出氣體和其它物質(zhì)獲得前進(jìn)的推力的。）

　　據(jù)悉，EmDrive引擎只需十周就能將人類送上火星，但專家此前一直認(rèn)為該想法不可能成真，因為它違反了基本物理定律。但這支由NASA約翰遜航空中心的哈羅德·懷特（Harold “Sonny” White）帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊的確檢測到了微弱的推力。在這項最新研究中，研究人員對該設(shè)備在真空中的表現(xiàn)進(jìn)行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)“前進(jìn)時、后退時和靜止時的推力數(shù)據(jù)顯示，該系統(tǒng)可以產(chǎn)生每千瓦1.2毫牛頓（正負(fù)波動0.1）的推力，十分接近該系統(tǒng)在空氣中運行的平均性能”。懷特與同事們在論文中指出，這一推力高達(dá)太陽帆的100多倍。

　　與太陽帆類似，EmDrive引擎不需要任何推進(jìn)劑，采用該推進(jìn)系統(tǒng)的宇宙飛船可通過太陽能帆板產(chǎn)生所需的微波。因此，EmDrive引擎可以大大降低太空旅行的成本，提高飛行速度，幫助沒有空氣如何產(chǎn)生反推力我們更好地探索宇宙。

　　研究人員指出，量子力學(xué)中的非局域隱變量理論（或?qū)Ш讲ɡ碚摚┛蔀檫@些結(jié)論提供理論支持。一些專家認(rèn)為，該研究結(jié)果“也許確實能說明一些問題”，但出現(xiàn)該結(jié)果的原因可能并不像論文中提出的那樣、可以用量子真空理論來解釋，而是與一種名叫“馬赫效應(yīng)”的現(xiàn)象有關(guān)。

　　“這個問題關(guān)系到此次實驗的觀測結(jié)果究竟是真是假?！奔又葜萘⒋髮W(xué)富爾頓分校的物理學(xué)家吉姆·伍德瓦德（Jim Woodward）表示，“我知道保羅·馬奇（Paul March，該項目的主要研究人員之一）做了嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作，說實話，我覺得他們的實驗結(jié)果或許真能說明一些問題?！?/p>

　　“但他們的觀測結(jié)果無法用他們提出的理論來解釋。那么，背后的原因究竟是什么呢？”此前研究人員提出了兩種可能的解釋。一種是量子真空理論，即微波在空腔中會將虛粒子推開，從而產(chǎn)生推力；另一種解釋則是，微波輻射會作用于引擎內(nèi)壁，從而產(chǎn)生推力。但伍德瓦德認(rèn)為，這兩種解釋都是錯誤的，因為它們均違背了物理定律?！拔⒉茉诳涨恢挟a(chǎn)生推力嗎？答案很簡單：不能?！蔽榈峦叩轮赋??！案鶕?jù)動量守恒定律，任何密閉的純電磁系統(tǒng)都無法產(chǎn)生推力。量子理論和經(jīng)典電動力學(xué)都遵循這一定律，因此從物理理論來看，這是不可能實現(xiàn)的。”

　　伍德瓦德認(rèn)為，我們可以用馬赫效應(yīng)來解釋EmDrive引擎，這樣就不會違反任何物理定律了。伍德瓦德于上世紀(jì)90年代率先闡釋了馬赫效應(yīng)，即在加速物體所受的力中，有一部分力不會產(chǎn)生動能，而是會轉(zhuǎn)化為勢能儲存在物體中。這會使物體的靜止質(zhì)量出現(xiàn)波動，從而產(chǎn)生科學(xué)家在實驗中觀察到的推力。

　　但要驗證這一理論，科學(xué)家還需要用馬赫效應(yīng)理論重復(fù)NASA的研究結(jié)果。此外，懷特和他帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊還指出，此次研究僅僅是對EmDrive引擎概念的驗證，他們還需要開展進(jìn)一步測試，排除實驗誤差的可能性。例如，EmDrive引擎內(nèi)部的空氣可能在實驗中受熱膨脹，引發(fā)了部分觀測結(jié)果。

　　而除了此次研究之外，EmDrive引擎技術(shù)的研發(fā)還取得了一系列成功。中國科研人員在2012年就已經(jīng)對自己的版本開展了測試，懷特和同事們在2013年也取得了樂觀的實驗結(jié)果。懷特指出，如果我們能設(shè)法利用亞原子粒子的能量，或許真能使這個異想天開的引擎變成現(xiàn)實。

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