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重新思考宇宙!NASA的實驗如何打破艾薩克·牛頓的第三定律

美國國家航空航天局(NASA)的科學家們驚訝地發現,一個「不可能」的火箭引擎在測試過程中違反了重力定律,這表明在沒有燃料的情況下,航天器也可以實現推力。

射頻諧振腔推進器是一種可以用來製造宇宙飛船推進力和幫助人類征服太陽系的設備,它聲稱通過在裝置內部反射微波來產生推力,這違反了艾薩克·牛頓第三定律,該定律規定:當一個物體對另一個物體施加一個力時,另一個物體同時對第一個物體施加一個大小相等、方向相反的力。

這個被稱為「EmDrive」的想法最初是由羅傑·肖耶提出的,他在2015年提交了最後一篇論文,但一年後被美國宇航局(NASA)付諸實踐,當先進推進物理實驗室在一次實驗中觀察到推力時,NASA驚呆了。

EmDrive設備本身非常簡單,幾乎就像一個惡作劇,它基本上是一個連接在磁控管上的封閉圓錐體,就像你的微波爐使用的東西一樣。它的工作原理是在密封的圓錐體內反射微波,微波攜帶著動量,當它們撞擊圓頂的反射表面時,它們將動量傳遞到那個表面。

它們對錐體的大面積施加了更大的力,產生了推力,而驅動力不知何故朝著相反的方向移動。這一解釋讓許多物理學家又熱又煩,因為在他們看來,這個不可能的驅動器違反了物理學的基本定律——牛頓第三定律。它指出每一個作用力都有一個大小相等、方向相反的反作用力,不釋放任何推進劑,就沒有作用,所以它怎麼可能有反應。

美國國家航空航天局對這一想法進行了測試,並表示它是可行的。我們已經知道牛頓第三定律300多年了,它是所有推進技術的基礎。但是這個不可能的驅動器應該是這樣工作的,什麼也出不來,微波只是在圓錐體內以某種方式產生推力。如果它遵守牛頓第三定律,微波就可以對圓錐體內部施加壓力,使其四處彈跳,但它將無處可去。如果它違反了牛頓第三定律,導致了運動,我們就必須重新思考如何理解宇宙。

而後,德國的研究人員建造了他們自己的EmDrive,目的是測試創新的推進概念,並確定他們表面上的成功是否真實。由德國德累斯頓技術大學的馬丁·塔吉馬領導的研究小組在真空室中測試了這一驅動器,並安裝了各種感測器和自動裝置。研究人員可以控制振動、熱波動、共振和其它潛在的推力來源,但他們不能完全保護設備免受地球自身磁場的影響。

當他們打開系統,但是減弱了能量,所以基本上沒有微波在周圍跳躍,電磁引擎仍然能夠產生推力。如果它像NASA團隊宣稱的那樣工作的話,它就不應該這樣做。研究人員初步得出結論,他們測量到的效應是地球磁場與室內電纜相互作用的結果,其他專家也同意這一結論。

所以,「推力」不是來自EmDrive,而是來自一些電磁相互作用。然而,為了確定EmDrive到底發生了什麼,研究小組需要用一種叫做「金屬」的東西把設備圍起來,使其免受地球磁場的影響。這聽起來像是一個挫折,但科學家們還沒有放棄對這個想法的希望。除了沒有金屬屏蔽外,實驗室的測試是在非常低的功率水平下進行的,這意味著任何真正的信號都很難識別。

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