“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用,無工質推進的電磁引擎EMDrive,并沒有違反物理定律。
關于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、空調看似違反了熱力學第二定律,實際卻是遵守了,只是人們的對規律認識不到位。電磁引擎Drive的工作原理如同冰箱、空調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,我們介紹一個物理界里的"精靈妖獸"
1871年,他在《熱理論》一書的末章《熱力學第二定律的限制》中,設計了一個假想的存在物,即著名的"麥克斯韋妖" (Maxwell's demon)。
在麥克斯韋構想中,麥克斯韋妖有極高的智能,可以追蹤每個分子的行蹤,并能辨別出它們各自的速度。這個理想實驗如下:
"我們知道,在一個溫度均勻的充滿空氣的容器里的分子,其運動速度決不均勻,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。現在讓我們假定把這樣一個容器分為兩部分,A和B,在分界上有一個小孔,在設想一個能見到單個分子的存在物,打開或關閉那個小孔,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,從而與熱力學第二定律發生了矛盾"。
而這個存在物就是"麥克斯韋妖",小妖精掌握和控制著高溫系統和低溫系統之間的分子通道。它利用了分子運動速度的統計分布性質。因為根據麥克斯韋分布,即使是低溫區,也有不少高速分子,高溫的系統中也有低速度的分子,通過這樣一個能夠控制分子運動的小妖精,在兩系統的中間設置一個門,只允許快分子從低溫往高溫運動,慢分子則從高溫往低溫運動,在"小妖"的這種管理方式下,兩邊的溫差會逐漸加大,高溫區的溫度會越來越高,低溫區的溫度越來越低。
因為如果麥克斯韋小妖真的存在的話,那么我們就有可能造出違反熱力學第二定律的第二類永動機。
麥克斯韋妖用來解釋Drive是最合適的,用一個比較恰當的比喻是,熱能不能自發地從低溫物體傳導到高溫物體,而冰箱卻能實現了。冰箱違反了物理定論了嗎?沒有,同樣Drive只是在另一個物理現象中的"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Drive目前網上找到論文,我作為一個大學本科畢業的電氣工程專業畢業的工程技術人員,看到所有理論都是正確的,不管是Roger Shawyer 的最初發明原理說明,還是楊娟教授的實驗論文,NASA的實驗總結和網絡上形形色色的說明。他們都是用完整的理論去論述這個事情。而他們所做的最大的錯誤在于,沒有將公式推導限定在工程實例里。所以得出了夸大,進而造成錯誤的結論。
就好像將冰箱空調的制冷范圍-20℃到100℃這個范圍放到到絕對零度和核聚變中心溫度一樣,不只是得不到一個好的冰箱空調,還會造成人們覺得冰箱空調是違反物理規律的。不可能實現的一種永動機。
Drive的合理解釋是,在麥克斯韋妖的技術上,外加一個磁場、電場、變化的電磁場、能勢場(如重力場)或其他非物質的可以作用到高低速粒子的作用力(在無工質推進工況下是這樣)。也可以加一個外在物質,作用于高低速粒子(如化學能加粒子的驅動、即化學火箭)。其中無工質推進中,利用這個原理推進的引擎,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,在腔體內形成一個非常穩定,有序的能勢場,而且這個能勢場相對于腔體粒子來說是一直是同一個方向的。當腔體的粒子,被這個一個有序的能勢場篩選。腔體中的粒子就會被穩定地朝一個方向加速或減速。從而達到無工質推進的。
在Drive里,動量的守恒是一直被質疑的,他們認為動量在這個推進過程是不守恒的。其錯誤認識源自對系統的劃分上的錯誤,比如他們認為微波發生裝置、電池、微波,波導和腔體都是一個整體。微波,及變化的微波都不能作為一個整體來思考。如果將微波量子化,粒子量子化。整個Drive不能再既宏觀又微觀的情況下去討論動量守恒。(這種錯誤只有非物理專業的人會犯,物理專業素養很多人還會給出更多的能量不守恒依據)。還有一個是物理知識較豐富的人如(教授、博士畢業的,他們會通過公式推導來論證動量是否守恒。但也是存在不少的錯誤)。
為了減少人們對能量守恒,動量守恒的定論使用方式的錯誤。這里引入一個非常好理解的說法。就是動量去了哪里?動量就在腔體的粒子里。而這些粒子的動量可以通過熱輻射釋放到外部空間中。當腔體的粒子冷卻下來,就可以繼續一次選擇性定向粒子加減速。從而達到無工質推進的可能。
當然,如果上面的描述不能解釋Drive,那么將會帶來物理界的一朵新的烏云。(1900年4月27日,英國著名物理學家威廉.湯姆生提出兩朵烏云,第一朵烏云邁克爾遜-莫雷實驗與"以太"說破滅和第二朵烏云,黑體輻射與"紫外災難",提出了一個好的問題進而開拓出相對論、量子力學這兩個新的視野)。而無工質推進的光年引擎帶來一個烏云是,為什么動量守恒?我們可以不基于物理知識做自然哲學角度思考,正負電子湮滅,會產生光。其動量是如何守恒?或許是動量的產生?而動量最終會湮滅在真空,如光等電子輻射將會分散消失?又是什么限制住了光速?當類空調冰箱的原理不能解釋電磁引擎、不能解決無工質推進更深層次的原理,將會帶來物理新知識。只需要解釋清楚動量(或者說這是一切星辰、粒子運動的源泉,不能用現在物理的動量來表達)是如何在核聚變、核裂變,正負粒子湮滅等現象中產生,然后又在湮滅在真空。這一個過程中的相對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體而傳遞這個運動源泉(找不到合適詞匯描述)。如果可以解釋,是否可以認為,無工質推進只是利用核聚變、核裂變,正負粒子湮滅等運動源泉產生的運動,達成宏觀實體不需要像化學火箭、電推一樣的粒子分離就能實現空間內可控運動?
希望這個無工質推進不是烏云,而是一種可解釋的現象。
本文所描述的原理是通過實驗驗證的。
這種麥克斯韋妖+外部能量+穩定在粒子相對方位的電磁場對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驗來驗證的。這個實驗也是我一直想做,而沒有物質基礎去做的。這個裝置非常簡單,使用一個優化的腔體(一定不會是Drive圓臺形),腔體的材質是很薄的玻璃,在玻璃的某些部分可以摻雜一些特殊的元素。這個玻璃腔體的外表面足夠光滑。使用電鍍銀、金或銅得到一個反射微波性能很好的共振腔。形成一個高強的變化磁場。從半導體微波發生器引出微波,經過波導到達腔體。將能源、微波發生器、腔體、波導都放在一個溫度極低的水或冰容器里。再將這個裝滿水和實驗裝置的容器放在一個磁懸浮小車上。讓這個實驗裝置在真空的環境下穩定地運行。如果磁懸浮小車能夠定向移動。那么本文的解釋是可以得到驗證。
關于類Drive的驅動器應用。
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,如果人類實現了無工質推進,規模化的無工質推進。其科幻場景是什么樣的呢?
劉慈欣的流浪地球將會是旅游地球。
滄海桑田不再被感嘆,斗轉星移已是家常。
人類可以在每一個恒星周圍安家。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,可以去木星運輸氫氣回來制造水。
生命將會在銀河系、整個宇宙蔓延。這才是地球進化出人類的目的。智慧生命存在這個星球是有任務的。生命遠行擴散,為每個生命創造更美好的生存空間是每個生命的責任,請承擔起我們自己的責任。
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