焦點科普:「無工質引擎」:噱頭還是突破-新華網

2020-11-23 新華網客戶端

  新華社北京12月2日電(記者王豔紅 張瑩)近日,中外媒體出現新一輪關於「無工質引擎」的討論。引爆這輪討論的全球在線金融報紙《國際財經時報》(IBTimes)英國版早前報導說,一位名為何塞·羅達爾的獨立科學家今年早些時候在一個空間論壇上披露,美國航天局下屬「鷹工廠」實驗室對「無工質引擎」開展了一系列成功測試,相關論文已經通過同行評議,不久將在美國航空航天學會主辦的《推進與動力雜誌》上刊發。

  羅達爾的原始文章隨後被刪除,但《國際財經時報》9月初繼續報導說,相關消息已經美國航空航天學會一位發言人證實。11月,美國《連線》雜誌等歐美媒體以及一些中文媒體也開始跟進對事件的報導。

  什麼是「無工質引擎」

  「無工質引擎」概念最早由英國研究人員羅傑·肖耶於十幾年前提出。火箭的推進劑又被稱為工質,「無工質引擎」顧名思義就是不使用推進劑、不噴射尾氣就能產生推力的發動機。肖耶發明的「無工質引擎」原型機被命名為EmDrive,其形狀是一個缺頂圓錐體,好像一個喇叭,據稱讓微波在這個形狀奇特的共振腔裡來回反彈就能產生推力。這聽起來是一個違反經典物理學牛頓第三定律的存在,提出後引發了巨大爭議和源源不斷的討論。

  目前人類航天活動的基礎運載工具仍是火箭,通過燃燒推進劑、噴射出高速尾氣來獲得推力。這種技術幫助人類完成了登月等諸多壯舉,但遠遠不能滿足星際旅行的要求。

  美國當年登月項目使用的「土星5號」火箭起飛質量近3000噸,能把約140噸載荷運往近地軌道,或者把近50噸載荷送上月球。按這個效率,想要飛出太陽系,要麼攜帶量多到不現實的燃料,要麼像美國「旅行者1號」探測器那樣離開地球後主要靠藉助各個行星的引力作慣性飛行,速度什麼的就顧不上了。

  如果「無工質引擎」真的像其研發人員所聲稱的那樣,不使用或僅使用很少的推進劑就能持續產生推力,那麼它就可以解決火箭的運載效率問題,從而實現人類的星際旅行。

  「無工質引擎」靠譜嗎

  那麼,這項似乎極其重要但又似乎有點玄幻的技術究竟是否靠譜?

  根據《國際財經時報》的報導,「無工質引擎」原型機目前的成績是利用幾十瓦的輸入功率可以產生幾十微牛頓的推力。這個數值非常小——地面上1千克物體所受重力是9.8牛頓,而1微牛頓是百萬分之一牛頓。

  當然,如果這個實驗結果是真的,大小根本不是問題,將來自然有辦法實現應用。問題在於,雖然原型機的開發者說它不違反牛頓第三定律、也不違反動量和能量守恆等其他物理學定律,但它的工作原理到底是什麼,誰也說不清楚。比較高大上的解釋包括輻射壓力、量子真空等,但也有令人沮喪的解釋,比如實驗設計不合理、測量誤差等。至於「打破牛頓定律的無相互作用推進」就算了——物理定律並非神聖不可侵犯,但是天大的突破就得有天大的證據,現在還差得遠。

  那麼,報導中提到的「通過同行評議」不能代表足夠權威嗎?「通過同行評議」是由獨立科學家羅達爾在論壇上爆出的,在論文正式發表在學術刊物上之前並不算數。再進一步說,不同學術刊物的重要性及權威性相差甚遠,「一個也許值得探討的有趣發現」與「一個將顛覆世界的革命性突破」之間還隔著好多個諾貝爾獎。

  如果以EmDrive為關鍵詞,到《自然》《科學》等歐美最權威學術期刊或《新科學家》《科學美國人》等歐美著名科普雜誌網站上進行搜索可以發現,截至目前《自然》網站壓根兒沒提到過它;《科學》網站只有一條今年9月的簡短網摘,不是正式內容;《新科學家》網站在一篇近期評論中說,「如果什麼事情好得不像是真的,那它大概就不是真的」;《科學美國人》網站只在「一周物理學回顧」的網摘欄目裡提到過幾次,收錄的網文都對EmDrive充滿懷疑,其中一篇乾脆以此為例教讀者辨認「偽科學」,主要罪名是實驗結果不顯著,可信度不高。總的來說,主流學術雜誌對EmDrive仍是持懷疑態度。

  人類對星辰海洋的嚮往無法磨滅,因此不願也不應該總是待在地球這個搖籃裡。但當下的現實就是:星辰海洋依然遙遠,星際旅行的理論基礎和技術還沒有出現。

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