@ 2013.02.28 , 21:44
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中国已成功通过微波相对论引擎测试?

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Credit:Elvis Popovic

来自中国的研究者们称,他们已经成功地完成了一台靠电力发动的引擎的测试。这台引擎据说并不需要任何一种推进燃料,也没有任何排放物。该引擎名为“EmDrive”(英文维基百科/EmDrive 官网),它能够直接将微波能转换并推进到内部的一个密封室内。哦,并且它完全没有噪音(据说是一点声音都没有),效率极高。所有的这些看起来都好得不真实,不过研究者们却声称他们已经有了一台原型机,而原型机工作正常,并且,他们刚刚才发布了一篇论文详细叙述它的工作。

在说到 EmDrive 的具体工作原理之前,先来补充一些背景信息。引擎就是将能量转化为运动的机器。引擎的种类有很多,能量转化的方式也有很多。但是我们拿一个简单的例子来说明吧:一个火箭引擎里,有一根巨大的管道,里面塞满了一些有爆炸性的物质(推进燃料)。当火箭被发射时,这些燃料就开始燃烧和被消耗。燃烧时,能量很自然是会向四面八方扩展开的,但是由于燃料被困在了一个管状结构中,它的出口就只有一个。管状结构材质是均匀的,所以除了两端以外,推进燃料所产生的能量在结构内也是均匀的。这样,当推进燃料从后端逃离时,火箭也被推得更远了。

这个简单的过程中有一个基本的原则,那就是引擎工作时总有某种反应在进行着。那些燃烧后你不需要的物质(排放物)是推进引擎和整个机器的关键之一。我这么说的原因是因为这是物理学的基本法则:牛顿第三运动定律。具体而简单地讲,就是说力总是成对存在的。同样,另一个原因就是动量守恒定律。根据动量守恒定律,在一个密闭的系统内,动量总和是恒定的。

牛顿第三运动定律:当两个物体互相作用时,彼此施加于对方的力,其大小相等、方向相反。力必会成双结对地出现:其中一道力称为“作用力”;而另一道力则称为“反作用力”。

动量守恒定律:如果物体系受到的合外力为零,则系统内各物体动量的矢量和保持不变,系统质心维持原本的运动状态。

上面两个理论的意思就是:要想让火箭向前运动,就必须要有物质朝与火箭反方向运动;同样地,要想让火箭向前运动,火箭后部就不能是密封的。

这也就是为什么这些中国科学家们声称已经通过测试的引擎听起来很疯狂的原因:根据物理学的基本原理,这样的引擎在我们的宇宙中是不允许存在的。

这项技术的基本操作原理最早是由一个名叫 Roger Shawyer 的英国人在好几十年前所提出的。由于概念超前,前几年他的这些构思经常出现在媒体上。EmDrive 的实质其实只是一个微波共振空腔(microwave resonating cavity),而形状则是一个密封的缺顶圆锥体。你启动这个电动的微波产生器,随即它就开始在椎体内发射微波,微波在这个密闭空间内被反复地反弹,我们所运用的则是这个过程中在密封室内所产生的辐射压(radiation pressure)。

下面是 DVICE 的编鸡New Scientist 上所找到的一张示意图:

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现在,如果我们仍然选择相信那些枯燥的物理学定律,那么我们会说这个东西根本没法移动,因为在密封室内弹来弹去的,由微波产生的能量最终会相互抵消,EmDrive 里根本就没有“消耗”。

然而,如果我们选择相信 Shawyer,那么 EmDrive 实际上可以产生一股比较小的推力让引擎朝圆锥地面积较大的那一面的方向前进。Shawyer 说之所以会产生这种现象是因为,由于共振腔是一个缺顶圆锥体,在每一个横截面的直径都是不同的,所以微波的速率也会根据周长不断变化。这个速率的变化实际上已经足够在椎体“低端”施加一股较强的力,而在“顶端”施加一股较弱的力,这个力的差就形成了推力。Shawyer 本人还认为,这个引擎并没有推翻或是违反了任何物理法则,你需要将参与其中的电磁波看作一个独立的参考系——这与爱因斯坦相对论中的一个特殊理论相吻合——也可以说这个系统并非闭合的。

有很多人对这个引擎的原理都带着质疑,也有很多有着物理学和数学背景的专业人士批评 Shawyer,说他是个疯子。不过我们却找到了一个2007年的测试视频,据说在视频中的测试支架上,一台 EmDrive 原型机完全靠自己内部的力产生了运动:

优酷/YouTube

EmDrive 引擎被放置在一个类似于盒子的装置中,这也是说它“疯狂”的原因之一:它里面既没有什么实在的东西产生反应,也不需要从外部吸收氧气或是空气,也就是说你把它严严实实地密封起来,它照样工作得开开心心的,照样能带着机器向前跑。把它放在你的袜子抽屉里,它会试图将你的整个柜子带到空中。吞一个被启动的 EmDrive 在肚子里,说不定你就飘起来了。将它封在一块水泥里,只要你能为它提供足够的电量,它甚至能让这块水泥飘浮在半空!

这里我要重申一次,要说明这个引擎不可能成功的理由仍然有很多,而科学界的舆论也倾向于认为 Shawyer 的引擎是因为其它一些原因而运动的,这个微波相对论的理论说不通。波音公司的幻影工厂(又叫“鬼怪工厂”)曾经派人去看过 Shawyer 设计制作的原型机之一,之后就再也没有任何动静了——当这种事发生时,它通常意味着这个东西名不副实,没有什么价值,甚至根本就不管用。试想,如果在当时就算这台原型机只稍微动了一点点,像波音这样的制造商会忽视这种低成本的疯狂技术?

不过就算我们不信,中国的研究者们对它严肃对待,显然他们在这个项目上已经努力了好几年。来自西安工业大学西北工业大学航天宇航推进技术工程专业的杨涓前几日发表了论文《无燃料微波推进器的净推力测量》,在论文中,Yang 教授(...)在论文中说道他们所制作的 EmDrive 原型机之一能够产生2,500瓦特的电。虽然这听起来是个小数字,但是我们无疑还是得到了一种效率最高的空间飞行引擎。

总之,希望它是真的,但我仍然保守地选择暂时站在物理学的一边。本文译自 DVICE,由译者 keep_beating 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

附:《参考消息》的转载文章《微波引擎:尖端科技?痴人说梦?


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TOTAL COMMENTS: 139+1

[3] 2 »
  1. 3344322

    怎么,三年后的今天,被打脸了?

  2. 3323911

    当然要没有任何动静啊

  3. udbieij
    @1 year ago
    3251279

    做為 一個新的發明 是不是真的我們現在也無從得知 但 你們這些口賬磚家們 不要用你們懂的那點微不足道的物理知識來評論 沒有實檢 就不要出來發評論了 要反對你也要搞個系統的論證吧

  4. udbieij
    @1 year ago
    3251276

    合作方咋都是外國的政府機構 還國內科學家 日了看來中國政府真不行

  5. 挂科了冲冲
    @1 year ago
    3245352

    听说现在评论也会有赞

  6. 逗比
    @1 year ago
    3245330

    2016年9月1日前来考古

    [13] XX [0] 回复 [0]
  7. 3014334

    根据老夫的推算,这个无工质发动机相当没前途。

    原因如下:
    力是物理学界最开始研究,研究最透彻的领域,
    现在物理学家都憋出多维空间、平行宇宙的概念了,爱因思坦把牛顿的万有引力也可重新定义了
    ,但作用力与反作用力还是铁率。

    理论上没突破,怎么玩也没前途,

    小时候村里一坏毛叫老子再自行车上帮根绳,背在背上,说这样车会轻一些,老子用屁股想了一下这B就是放屁,没理他。

    [4] XX [16] 回复 [0]
  8. 维也纳海风
    @2 years ago
    2987758

    另外一个理论–质量是人类用来衡量【运动状态下的能量】的一个概念;可参考弦理论-所有粒子都是不同振动状态下的能量弦。楼上说的微波发动机产生热辐射-到底有多大的动量?(周围环境一致,其实每个方向上的热辐射都差不多,所以总的动量感觉不足以说明微波发动机)

  9. 维也纳海风
    @2 years ago
    2987717

    主要的电能转化为动能的-转化率的问题,电动车的电能很多都消耗在其他方面了(蓄电池化学能转化为电能的转化率、电能转化为转子动能的转化率、转子与零件的摩擦、与空气的摩擦),这个微波发动机的转化率不知道有多少,另外动量守恒-只能是在没有外力的情况下。我举个简单的例子,人坐在板凳上,脚离地,实际上我们人还是能移动板凳和人,人施加的力是内力,那为什么还能动呢,因为还有个外力存在。人的内力引起了(地球与椅子人之间)外力的变化,那么微波产生的辐射力是否也相对的也影响了其他的外力?电动车也一样,内力是化学能转化而来,内力引起地面和车的外力,微波的辐射力差显然是正确的,产生了内力。这个时候就看试验是否在确实存在位置的相对移动,如果确实移动了我们需要了解哪些外力变化了。

  10. szpowwow
    @2 years ago
    2945840

    共振腔多余.这跟离子发动机没什么不同.最终力量取决于电源发出辐射的辐射压.这个设备里面,腔体最终是被加热的,有热辐射射出.

  11. clnlxxd
    @2 years ago
    2824214

    这是个很好的宇航动力,值得好好研究一下。

  12. 太阳上的冰河
    @3 years ago
    2480006

    中国不是截获一架飞碟吗?怎么没人报道,可以解剖借鉴一下

  13. 2251192

    @天花板恶魔: 无知!看看世界上许多重要发明刚出现的时候有多少冷嘲热讽的?!别让事实打自己的脸!

  14. 拉文克劳
    @5 years ago
    1811173

    【致富信息】用电力驱动的引擎来发电,液!

  15. 1811129

    我就知道不光我自己看不懂!

  16. 1806721

    反重力发动机??

  17. ??????
    @5 years ago
    1806507

    早在5000年前,中国就制造出韩国人,韩国人创造了宇宙啦

    [10] XX [2] 回复 [0]
  18. NetCobra
    @5 years ago
    1805517

    曲率引擎要问世了?

  19. 1805373

    退一步来说,就算这个引擎成功了,能量从哪里来?
    根据能量守恒定律,推动一个火箭的能量还得有个源头啊,难道要造个核反应堆在火箭里给这个引擎提供电能??
    不过话说回来,就像《黑衣人》里面斯密斯说的那样,
    “1500年前 每个人都知道地球是宇宙的中心
    五百年前每个人都知道地球是平的
    十五分钟前你知道地球上只有人类
    想想明天,你会知道什么”

    天知道那一天这个真的成了革命性的引擎,就像开始的时候人们不理解四冲程发动机一样

  20. you_know_who
    @5 years ago
    1805063

    应该很肯定的说,又是一个水变油的东西!

  21. euglena
    @5 years ago
    1805059

    这教授是不是得补补中学物理啊?侧面的分量就这么被无视了么……

  22. 1804929

    这个原理有点复杂,看了一会儿实在看不下去了,得静一静。

  23. 不要脑残
    @5 years ago
    1804901

    论文里为什么看原理像是有工质的?

  24. Michael Hsieh
    @5 years ago
    1804899

    动量守恒定律不管是宏观微观,牛顿定律相对论还是量子力学中都是正确的,找不到几个比这更强大的定律了。尼玛现在你说他错了,#呵呵

  25. 曲美缝
    @5 years ago
    1804805

    黑我大西工大!!

  26. 1804147

    简单来说,这不科学,或者这是民科?

  27. 路人甲
    @5 years ago
    1804123

    无工质发动机,我们的征途是星辰大海。

  28. 1803995

    一个采用吹牛逼做为动力的永动机设备.

  29. 1803975

    @zbqpig: 看了下更详细的介绍,为了微波不被吸收需要这个腔体为超导体,一面不断的发射微波,一面阻止微波被吸收,推力就可以源源不绝了,不过两方面都比较困难

  30. petcon
    @5 years ago
    1803891

    Shawyer才是最大的槽点吧

  31. 纸醉金迷
    @5 years ago
    1803887

    看到标题,我第一个想起的就是无工质发动机

  32. 1803795

    加速度虽然不大,但是如果效率高的话,用来作为空间探测器,几个月之内持续加速就会让物体达到很高的速度

  33. 西奥笑
    @5 years ago
    1803789

    @网瘾患者: 记得高中物理说发电机中的磁场是通电线圈产生的,也就是说发电机要发电就要先通电,恩,手电筒要亮就要先有光照着……

  34. skyfoxfire
    @5 years ago
    1803661

    无工质发动机原型?

  35. 1803659

    新阿姆斯特朗炫风喷射阿姆斯特朗砲

  36. jiangtutu
    @5 years ago
    1803609

    从字面上看微波通过反复弹射,貌似可以产生局部不同的压力,从而产生推力。并且微波也是一种能量,天朝很伟大,为了这个研究那么多年。。。。。。

  37. 1803593

    感觉被坑了

  38. 武昌鱼
    @5 years ago
    1803535

    @Mrwang: 物质波的质量可以计算出来,你确定2.5kw可以得到一个牛顿不到的推力?

  39. zbqpig
    @5 years ago
    1803531

    @tt: 在系统内吸收就不能对系统产生推力了,我觉得它还是靠反作用力工作的,不过"喷"出的是微波

[3] 2 »

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