NASA證實無燃料引擎可行：違背物理定律引爭議

研究人員正在努力降低太空航行的成本、提高飛行速度，增強我們的太空探索能力。

人們一度以為這款無燃料引擎不可能實現，但它如今離現實又近了一步。圖為EmDrive引擎的一款原型機。據悉，EmDrive引擎只需十周就能將人類送上火星。

該系統可以產生每千瓦1.2毫牛頓的推力，比霍爾離子推進器的功率小得多，後者的推力高達每千瓦60毫牛頓。

一項新研究指出，看似違背物理定律的EmDrive推進系統確實是可行的。近日一篇外泄的論文顯示，科學家正在研發EmDrive引擎原型機，引發了大量爭議。如今該論文終於通過了同行評審，正式發表在了美國航空航天協會的《推進與動力期刊》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傑·肖耶爾（Roger Shawyer）於十幾年前發明。該引擎的原理是，讓光子微波在密閉的錐體內部反彈，從而在錐體較細的一端產生推力，推動宇宙飛船向前飛行。但從牛頓的運動學第三定律來看，這是不可能實現的，因為任何運動都會產生大小相等的反作用力，而EmDrive引擎不會向外噴射任何廢料。（可以聯想一下火箭，它們就是通過高速噴出氣體和其它物質獲得前進的推力的。）

據悉，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）帶領的研究團隊的確檢測到了微弱的推力。在這項最新研究中，研究人員對該設備在真空中的表現進行了測試，結果發現「前進時、後退時和靜止時的推力數據顯示，該系統可以產生每千瓦1.2毫牛頓（正負波動0.1）的推力，十分接近該系統在空氣中運行的平均性能」。懷特與同事們在論文中指出，這一推力高達太陽帆的100多倍。

與太陽帆類似，EmDrive引擎不需要任何推進劑，採用該推進系統的宇宙飛船可通過太陽能帆板產生所需的微波。因此，EmDrive引擎可以大大降低太空旅行的成本，提高飛行速度，幫助我們更好地探索宇宙。

研究人員指出，量子力學中的非局域隱變數理論（或導航波理論）可為這些結論提供理論支持。一些專家認為，該研究結果「也許確實能說明一些問題」，但出現該結果的原因可能並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」的現象有關。

「這個問題關係到此次實驗的觀測結果究竟是真是假。」加州州立大學富爾頓分校的物理學家吉姆·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）做了嚴謹細緻的工作，說實話，我覺得他們的實驗結果或許真能說明一些問題。」

「但他們的觀測結果無法用他們提出的理論來解釋。那麼，背後的原因究竟是什麼呢？」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，從而產生推力；另一種解釋則是，微波輻射會作用於引擎內壁，從而產生推力。但伍德瓦德認為，這兩種解釋都是錯誤的，因為它們均違背了物理定律。「微波能在空腔中產生推力嗎？答案很簡單：不能。」伍德瓦德指出。「根據動量守恆定律，任何密閉的純電磁系統都無法產生推力。量子理論和經典電動力學都遵循這一定律，因此從物理理論來看，這是不可能實現的。」伍德瓦德認為，我們可以用馬赫效應來解釋EmDrive引擎，這樣就不會違反任何物理定律了。伍德瓦德於上世紀90年代率先闡釋了馬赫效應，即在加速物體所受的力中，有一部分力不會產生動能，而是會轉化為勢能儲存在物體中。這會使物體的靜止質量出現波動，從而產生科學家在實驗中觀察到的推力。

但要驗證這一理論，科學家還需要用馬赫效應理論重複NASA的研究結果。此外，懷特和他帶領的研究團隊還指出，此次研究僅僅是對EmDrive引擎概念的驗證，他們還需要開展進一步測試，排除實驗誤差的可能性。例如，EmDrive引擎內部的空氣可能在實驗中受熱膨脹，引發了部分觀測結果。

而除了此次研究之外，EmDrive引擎技術的研發還取得了一系列成功。中國科研人員在2012年就已經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果。懷特指出，如果我們能設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實。（至於EmDrive引擎內部究竟發生了什麼，最初的發明者肖耶爾也有自己的想法，並且他並不認為這違反了牛頓第三定律。）（文/新浪科技）

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