10周把人送上火星的EmDrive引擎，民科、神啟還是世紀大發現？

引用無論是普通人還是科學家，似乎能一眼望見 EmDrive 背後的荒謬，然而實驗結果卻讓人再次睜大雙眼。

據《每日郵報》報道，美國航天局（NASA）經過幾年的“閉關”研究，終於要發表關於 EmDrive 的論文了。據悉論文已經通過了同行審議階段，一家主流學術期刊接受了論文發表的申請，不日我們將親見 NASA 數年神祕研究的成果。

EmDrive 在科學界是個異數，是個“違反經典物理學”的存在，很容易被認為是引人嗤之一笑的民科。

然而，十多年了，EmDrive 並沒有滑落到塵埃裏，反而引起越來越多的關注。因為，權威如 NASA 這樣機構，都無法否認它產生的實驗結果，而更令人費解的是，至今都沒有人知道它的工作原理，就連它的發明人 Roger Shawyer 也無法解釋清楚。

這讓人不禁想起科幻小説家阿西莫夫《永恆的終結》裏的場景：未來的人類通過時間旅行，將一個名為維科·馬蘭鬆的人送來 21 世紀，製作出了超越當時科技水平的機器。書裏有這麼一段描述馬蘭鬆：

引用“他的同僚們常常感到很懊惱，因為他可以造出這麼神奇的機器，卻解釋不出原理。”

而這與 EmDrive 的發明人 Roger Shawyer 面臨的境況何其相似。

| EmDrive：沒有燃料的引擎[/b]

EmDrive 的全稱是 Electromagnetic Drive (電磁驅動)，其核心部件是一個特殊形狀的微波共振腔體，裏面不斷跳躍的微波給航天器提供推力，而太陽能可以提供電力來維持微波的運動。

Roger Shawyer稱其為"沒有排氣裝置的火箭引擎"。這意味着，它是一個沒有燃料的火箭引擎。


EmDrive原型機，圖自: The Wired

如果它能夠變為現實，將會對整個航天業產生無與倫比的影響。因為現階段的航天器需要攜帶大量的沉重燃料才能飛上外層空間，燃料沒了，航天器也不能再運行。

以 NASA 為火星之旅準備的 SLS 火箭為例，它需要將頂層的"獵户座"太空艙送到外太空，但是如下圖所示，整個火箭的體積和質量最多的部分，是紅色和藍色的液態燃料罐。


EmDrive不需要任何此類的燃料，它產生推力的核心部件就是一個真空的腔體，相比於傳統燃料罐，輕地不可思議。

只需要太陽能，它就可以在外層空間慢慢地累積速度，最後達到極快速度飛至外星球。據估算，如果將 EmDrive 作為宇宙飛船的發動機，那麼前往月球只要 4 小時，到火星只要 10 周，到半人馬座，只要 100年（現階段技術需要數萬年）。
但是， EmDrive 飽受質疑，因為它似乎違反了牛頓第三定律。

| EmDrive違反了經典物理學定律？[/b]

牛頓第三定律是這樣的：

引用當兩個物體相互作用時，彼此施加於對方的力，其大小相等、方向相反。“力”勢必會成雙結對地出現：其中一道力稱為“作用力”；而另一道力則稱為“反作用力”。

火箭要升空，就要產生推進力，那麼產生推進力的方法是火箭內部液態燃料燃燒，噴出的氣體對火箭產生向上的反作用力的推力，這個推力讓火箭升空。
但是 EmDrive 的外界沒有任何的作用力，可是它卻憑空產生了前進的推進力。

Roger Shawyer 在接受採訪時也被問到這個“永恆的”問題，他明確表示 EmDrive 並沒有違反牛頓力學定律，但是用於解釋的理由卻很模糊。他説：

引用"EmDrive 建立在牛頓第三運動定律之上。EmDrive 在一個方向上產生推進力，如果情況允許的話，它也會在相反方向加速。整個過程的動量是守恆的。" （EmDrive produces thrust in one direction, and if it's allowed to, it will accelerate in the opposite direction. Momentum is conserved by this process.）

他表示，EmDrive 建立在麥克斯韋、牛頓和愛因斯坦等人的理論之上，並沒有其他的獨特理論。


接受採訪的 Roger Shawyer

雖然 Roger Shawyer 於 2001 年在英國成立了 Satellite Propulsion Research 公司，致力於 EmDrive 的研究，但雷鋒網(搜索“雷鋒網”公眾號關注)並沒有找到該公司網站，只找到了一個很簡陋的提供 EmDrive 相關信息的網頁。

| NASA 石破天驚的實驗結果

Shawyer 在 2003 年進行了實驗，並稱實驗結果顯示產生了微小的 16 毫牛的推進力，相當於2 顆花生的重量。然而，他並沒有發表經過同行審議的學術論文（或者説，沒機會發表）。

2006 年，一個名叫 Guido Fetta 的美國工程師仿照 EmDrive 製作出來一台原型機，名為“Cannae Drive”，他同樣沒有發表論文。

2006 年 9 月 8 日，英國老牌科學雜誌 New Scientist 選擇以 EmDrive 為封面，發表的相關文章認為這個裝置似乎是可信的。隨後，科幻作家 Greg Egan 發表公開信，表示這篇文章“一味追求轟動效應，作者缺乏基本的科學知識。”Greg Egan 的文章被美國數學物理學家 John C. Baez 轉發在自己的博客上。New Scientist 迅速發表澄清聲明，並附上專家們對 EmDrive 持否定意見的公開信。
人們普遍認為 EmDrive 就跟永動機一樣，缺乏科學原理的支撐，不可能實現。

到這時，或許我們還可以笑稱 EmDrive 為民科，直到中國的一組科學家開始將 EmDrive 拉進正規的學術圈。

從 2010 年開始，中國西北大學的楊涓教授就開始發表關於 EmDrive 的論文。在 2013 年，她帶領一組隊伍，製作出了 EmDrive 原型機，並發表論文（中文）公佈測試結果：2.5 千瓦的電量產生了 720 毫牛（約 72 克）的推進力。有人將楊涓的論文翻譯成了英文，在媒體和學術圈流傳開來。

2013 年 8 月，NASA 有一個專注於推進器裝置的研究團隊，叫做“ Eagleworks”，他們在德克薩斯州的林頓·約翰遜太空中心（Lyndon B. Johnson Space Center）對兩台 Cannae Drive 進行了為期 8 天的實驗，並於 2014 年 6 月 4 日，將實驗結果以論文的形式在美國航空航天學會（AIAA）第 50 屆聯合推進大會上發表。實驗數據顯示，在 28 瓦的電力的刺激下，產生了 30-50 微牛（1毫牛=1000微牛）的推力。


圖自：NASA

這一試驗結果堪稱石破天驚，本來大家是等着 NASA “闢謠”的，沒想到竟是這樣的結果，大大超乎人們的意料。這一下，EmDrive 火了，各大主流媒體爭相報道，幾周到達火星這樣的標題霸佔了當天的科技新聞頭條。

而 Shawyer 本人也開始有機會在 2014 年 10 月的多倫多航天會議上發表演講並發表論文。

接着，NASA 在 2014 年夏天和 2015 年初，對 Shawyer 的 EmDrive 原型機進行實驗，在 50 瓦的電力下測出了 50 微牛的推進力。2015 年 7 月，德國的德累斯頓理工大學 Martin Tajmar 教授在 AIAA 的推進和能源論壇展示了自己對 EmDrive 更加精密的實驗結果，也證明了其確實能產生推進力。

到這個時候，有 NASA 和德累斯頓理工大學兩大權威機構的實驗數據，人們已經無法以民科來看待 EmDrive 了，儘管到現在為止，沒人能給出其背後原理的合理解釋。

同時，EmDrive“逆襲”的故事性和令人驚歎的潛在用途，激發了普通民眾的興趣，而且製作 EmDrive並不需要很複雜的裝置，在 YouTube 上，有很多科學愛好者上傳了自己製作的小型 EmDrive 的實驗視頻。
| 背後可能的原理：沒人知道，只能猜測

首先，Shawyer 自己並沒有給出令人信服的原理解釋。而 NASA 的 2014 年論文裏也明確表示，並不對這個機器的原理做任何闡述，只單純提供實驗數據。

坊間盛傳 EmDrive 很可能是《星際迷航》等科幻作品裏的“曲速引擎”（Warp Drive），其原理是超光速旅行，通過改變發動機前後的時空來產生推進力。這當然是科幻電影粉絲最樂見的假設，但已經被多個研究人員否定，其中包括Shawyer本人，他在接受採訪時明確表示“絕對不是Warp Drive” 。


比較主流的可靠猜想是，EmDrive 實際上受到的推進力來自量子真空的虛粒子，虛粒子短暫地存在這個世界，不斷產生又迅速消失，所以真空並不是真空。但是這僅僅是猜想。
至於這次所傳的 NASA 即將要發佈的論文，消息源來自 Nasa Spaceflight 論壇的 José Rodal 博士爆料，他在帖子裏説到：

引用“我個人的理解是，Eagleworks 的新論文已經被學術期刊接受並即將發表。注意：我並沒有從任何一位 NASA 的僱員那裏聽到這個消息。”

他還明確説出了論文題目，並暗示這家學術期刊很可能是 AIAA 旗下的。

而在今年 3 月，Eagleworks實驗室的工程師 Paul March 也在該論壇上證實 EmDrive 正在接受同行審議，但表示這個過程十分緩慢。

儘管 José Rodal 博士已經明確表示他的消息並非來自 NASA 僱員，但是還是有大量的主流國外媒體報道了這一消息，人們樂於見到關於神祕的 EmDrive 的原理解釋，因為它確實太過奇幻了。

消息源（科學上網，點擊可獲得）：

• Daily Mail ；
• Roger Shawyer接受採訪的視頻 ;
• Roger Shawyer成立的Satellite Propulsion Research公司網頁 ;
• NASA 在 AIAA 第 50 屆聯合推進大會上發表的論文 ;
• Roger Shawyer 在 2014 年 10 月的多倫多航天會議上演講時的PPT ;
• 爆料人 José Rodal 博士表示 NASA 可能的論文題目是：Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio Frequency Cavity in Vacuum.

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資料來源：雷鋒網
作者/編輯：亞萌