“不可的”無燃料電磁引擎EMDrive或許已得到合理解釋。EMdrive或許能夠得到工程應(yīng)用,無工質(zhì)推進(jìn)的電磁引擎EMDrive,并沒有違反物理定律。
關(guān)于Roger Shawyer的EMDrive,電磁引擎EMDrive千真萬確的存在推力,但原理上卻解釋不通,也無法通過可靠可信原理途徑提升推力,更無法定量地控制推力大小。其實(shí)可以用一種很簡單的方式解釋,這樣的解釋符合牛頓定律。就如同冰箱、空調(diào)看似違反了熱力學(xué)第二定律,實(shí)際卻是遵守了,只是人們的對(duì)規(guī)律認(rèn)識(shí)不到位。電磁引擎Drive的工作原理如同冰箱、空調(diào)的工作原理一樣簡單可以理解。Drive只是光年引擎(LYdrive)的一種,光帆也是光年引擎的一種。
在解釋Drive的原理之前,我們介紹一個(gè)物理界里的"精靈妖獸"
1871年,他在《熱理論》一書的末章《熱力學(xué)第二定律的限制》中,設(shè)計(jì)了一個(gè)假想的存在物,即著名的"麥克斯韋妖" (Maxwell's demon)。
在麥克斯韋構(gòu)想中,麥克斯韋妖有極高的智能,可以追蹤每個(gè)分子的行蹤,并能辨別出它們各自的速度。這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)如下:
"我們知道,在一個(gè)溫度均勻的充滿空氣的容器里的分子,其運(yùn)動(dòng)速度決不均勻,然而任意選取的任何大量分子的平均速度幾乎是完全均勻的。現(xiàn)在讓我們假定把這樣一個(gè)容器分為兩部分,A和B,在分界上有一個(gè)小孔,在設(shè)想一個(gè)能見到單個(gè)分子的存在物,打開或關(guān)閉那個(gè)小孔,使得只有快分子從A跑向B,而慢分子從B跑向A。這樣,它就在不消耗功的情況下,B的溫度提高,A的溫度降低,從而與熱力學(xué)第二定律發(fā)生了矛盾"。
而這個(gè)存在物就是"麥克斯韋妖",小妖精掌握和控制著高溫系統(tǒng)和低溫系統(tǒng)之間的分子通道。它利用了分子運(yùn)動(dòng)速度的統(tǒng)計(jì)分布性質(zhì)。因?yàn)楦鶕?jù)麥克斯韋分布,即使是低溫區(qū),也有不少高速分子,高溫的系統(tǒng)中也有低速度的分子,通過這樣一個(gè)能夠控制分子運(yùn)動(dòng)的小妖精,在兩系統(tǒng)的中間設(shè)置一個(gè)門,只允許快分子從低溫往高溫運(yùn)動(dòng),慢分子則從高溫往低溫運(yùn)動(dòng),在"小妖"的這種管理方式下,兩邊的溫差會(huì)逐漸加大,高溫區(qū)的溫度會(huì)越來越高,低溫區(qū)的溫度越來越低。
因?yàn)槿绻溈怂鬼f小妖真的存在的話,那么我們就有可能造出違反熱力學(xué)第二定律的第二類永動(dòng)機(jī)。
麥克斯韋妖用來解釋Drive是最合適的,用一個(gè)比較恰當(dāng)?shù)谋扔魇牵瑹崮懿荒茏园l(fā)地從低溫物體傳導(dǎo)到高溫物體,而冰箱卻能實(shí)現(xiàn)了。冰箱違反了物理定論了嗎?沒有,同樣Drive只是在另一個(gè)物理現(xiàn)象中的"冰箱"。
下面借助麥克斯韋妖的這只精靈,解釋為什么Drive是符合所有物理定律的。
根據(jù)Drive目前網(wǎng)上找到論文,我作為一個(gè)大學(xué)本科畢業(yè)的電氣工程專業(yè)畢業(yè)的工程技術(shù)人員,看到所有理論都是正確的,不管是Roger Shawyer 的最初發(fā)明原理說明,還是楊娟教授的實(shí)驗(yàn)論文,NASA的實(shí)驗(yàn)總結(jié)和網(wǎng)絡(luò)上形形色色的說明。他們都是用完整的理論去論述這個(gè)事情。而他們所做的最大的錯(cuò)誤在于,沒有將公式推導(dǎo)限定在工程實(shí)例里。所以得出了夸大,進(jìn)而造成錯(cuò)誤的結(jié)論。
就好像將冰箱空調(diào)的制冷范圍-20℃到100℃這個(gè)范圍放到到絕對(duì)零度和核聚變中心溫度一樣,不只是得不到一個(gè)好的冰箱空調(diào),還會(huì)造成人們覺得冰箱空調(diào)是違反物理規(guī)律的。不可能實(shí)現(xiàn)的一種永動(dòng)機(jī)。
Drive的合理解釋是,在麥克斯韋妖的技術(shù)上,外加一個(gè)磁場(chǎng)、電場(chǎng)、變化的電磁場(chǎng)、能勢(shì)場(chǎng)(如重力場(chǎng))或其他非物質(zhì)的可以作用到高低速粒子的作用力(在無工質(zhì)推進(jìn)工況下是這樣)。也可以加一個(gè)外在物質(zhì),作用于高低速粒子(如化學(xué)能加粒子的驅(qū)動(dòng)、即化學(xué)火箭)。其中無工質(zhì)推進(jìn)中,利用這個(gè)原理推進(jìn)的引擎,我在這里定義為LY引擎(lightyear drive)。
說到這里,大家可能明白了,類Drive的原理就是,通過不斷折返微波,在腔體內(nèi)形成一個(gè)非常穩(wěn)定,有序的能勢(shì)場(chǎng),而且這個(gè)能勢(shì)場(chǎng)相對(duì)于腔體粒子來說是一直是同一個(gè)方向的。當(dāng)腔體的粒子,被這個(gè)一個(gè)有序的能勢(shì)場(chǎng)篩選。腔體中的粒子就會(huì)被穩(wěn)定地朝一個(gè)方向加速或減速。從而達(dá)到無工質(zhì)推進(jìn)的。
在Drive里,動(dòng)量的守恒是一直被質(zhì)疑的,他們認(rèn)為動(dòng)量在這個(gè)推進(jìn)過程是不守恒的。其錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)源自對(duì)系統(tǒng)的劃分上的錯(cuò)誤,比如他們認(rèn)為微波發(fā)生裝置、電池、微波,波導(dǎo)和腔體都是一個(gè)整體。微波,及變化的微波都不能作為一個(gè)整體來思考。如果將微波量子化,粒子量子化。整個(gè)Drive不能再既宏觀又微觀的情況下去討論動(dòng)量守恒。(這種錯(cuò)誤只有非物理專業(yè)的人會(huì)犯,物理專業(yè)素養(yǎng)很多人還會(huì)給出更多的能量不守恒依據(jù))。還有一個(gè)是物理知識(shí)較豐富的人如(教授、博士畢業(yè)的,他們會(huì)通過公式推導(dǎo)來論證動(dòng)量是否守恒。但也是存在不少的錯(cuò)誤)。
為了減少人們對(duì)能量守恒,動(dòng)量守恒的定論使用方式的錯(cuò)誤。這里引入一個(gè)非常好理解的說法。就是動(dòng)量去了哪里?動(dòng)量就在腔體的粒子里。而這些粒子的動(dòng)量可以通過熱輻射釋放到外部空間中。當(dāng)腔體的粒子冷卻下來,就可以繼續(xù)一次選擇性定向粒子加減速。從而達(dá)到無工質(zhì)推進(jìn)的可能。
當(dāng)然,如果上面的描述不能解釋Drive,那么將會(huì)帶來物理界的一朵新的烏云。(1900年4月27日,英國著名物理學(xué)家威廉.湯姆生提出兩朵烏云,第一朵烏云邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)與"以太"說破滅和第二朵烏云,黑體輻射與"紫外災(zāi)難",提出了一個(gè)好的問題進(jìn)而開拓出相對(duì)論、量子力學(xué)這兩個(gè)新的視野)。而無工質(zhì)推進(jìn)的光年引擎帶來一個(gè)烏云是,為什么動(dòng)量守恒?我們可以不基于物理知識(shí)做自然哲學(xué)角度思考,正負(fù)電子湮滅,會(huì)產(chǎn)生光。其動(dòng)量是如何守恒?或許是動(dòng)量的產(chǎn)生?而動(dòng)量最終會(huì)湮滅在真空,如光等電子輻射將會(huì)分散消失?又是什么限制住了光速?當(dāng)類空調(diào)冰箱的原理不能解釋電磁引擎、不能解決無工質(zhì)推進(jìn)更深層次的原理,將會(huì)帶來物理新知識(shí)。只需要解釋清楚動(dòng)量(或者說這是一切星辰、粒子運(yùn)動(dòng)的源泉,不能用現(xiàn)在物理的動(dòng)量來表達(dá))是如何在核聚變、核裂變,正負(fù)粒子湮滅等現(xiàn)象中產(chǎn)生,然后又在湮滅在真空。這一個(gè)過程中的相對(duì)論公式不足以解釋清楚?如果可以解釋,那么是否能夠脫離粒子的宏觀實(shí)體而傳遞這個(gè)運(yùn)動(dòng)源泉(找不到合適詞匯描述)。如果可以解釋,是否可以認(rèn)為,無工質(zhì)推進(jìn)只是利用核聚變、核裂變,正負(fù)粒子湮滅等運(yùn)動(dòng)源泉產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng),達(dá)成宏觀實(shí)體不需要像化學(xué)火箭、電推一樣的粒子分離就能實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)可控運(yùn)動(dòng)?
希望這個(gè)無工質(zhì)推進(jìn)不是烏云,而是一種可解釋的現(xiàn)象。
本文所描述的原理是通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。
這種麥克斯韋妖+外部能量+穩(wěn)定在粒子相對(duì)方位的電磁場(chǎng)對(duì)粒子有序選擇性的加減速的方式。及本文的所描述的原理是可以通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也是我一直想做,而沒有物質(zhì)基礎(chǔ)去做的。這個(gè)裝置非常簡單,使用一個(gè)優(yōu)化的腔體(一定不會(huì)是Drive圓臺(tái)形),腔體的材質(zhì)是很薄的玻璃,在玻璃的某些部分可以摻雜一些特殊的元素。這個(gè)玻璃腔體的外表面足夠光滑。使用電鍍銀、金或銅得到一個(gè)反射微波性能很好的共振腔。形成一個(gè)高強(qiáng)的變化磁場(chǎng)。從半導(dǎo)體微波發(fā)生器引出微波,經(jīng)過波導(dǎo)到達(dá)腔體。將能源、微波發(fā)生器、腔體、波導(dǎo)都放在一個(gè)溫度極低的水或冰容器里。再將這個(gè)裝滿水和實(shí)驗(yàn)裝置的容器放在一個(gè)磁懸浮小車上。讓這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置在真空的環(huán)境下穩(wěn)定地運(yùn)行。如果磁懸浮小車能夠定向移動(dòng)。那么本文的解釋是可以得到驗(yàn)證。
關(guān)于類Drive的驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用。
如果本文的描述是可以行的,lightyear drive光年引擎的原理是可以行的。那么。不管這個(gè)力量是一千瓦1牛。還是一千瓦1微牛。其最終都能幫助人類解決光年跨越難題。也許,這里寫不過是科幻。
那么我們科幻一下,如果人類實(shí)現(xiàn)了無工質(zhì)推進(jìn),規(guī)模化的無工質(zhì)推進(jìn)。其科幻場(chǎng)景是什么樣的呢?
劉慈欣的流浪地球?qū)?huì)是旅游地球。
滄海桑田不再被感嘆,斗轉(zhuǎn)星移已是家常。
人類可以在每一個(gè)恒星周圍安家。太陽系八大行星都是宜居星球。人們可以把金星火星移到跟地球同一軌道,可以去木星運(yùn)輸氫氣回來制造水。
生命將會(huì)在銀河系、整個(gè)宇宙蔓延。這才是地球進(jìn)化出人類的目的。智慧生命存在這個(gè)星球是有任務(wù)的。生命遠(yuǎn)行擴(kuò)散,為每個(gè)生命創(chuàng)造更美好的生存空間是每個(gè)生命的責(zé)任,請(qǐng)承擔(dān)起我們自己的責(zé)任。
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航天
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火箭
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