姬揚:無工質引擎?NASA,多少扯淡假汝之名!

早就聽說過無工質引擎，但並沒有在意：推翻了動量守恆原理，真·民科！好吧，又多了幾個民科，so what? who cares?

沒想到，美國航空航天局（NASA）也來蹚渾水，據說經過幾年的同行評議，文章終於發表了。這樣一來，不僅民科嗨了，各種裝懂不懂的科學新聞和科普文章也來湊熱鬧了。好在大家現在都有點見識了，知道這玩意兒違背牛頓第三定律、動量守恆原理等一大堆摸不得、碰不得的基本物理規律，所以都要輕描淡寫地駁斥一下，但是在我這個搞物理的看來，字裡行間都是藏不住的喜悅。我覺得吧，也就是這幫民科欺負NASA不懂物理，但凡是個懂點大學物理的人，都不會被他們忽悠了。什麼？這幫子人就是NASA的？德州休斯頓的NASA Johnson Space Center！哦，我明白了，難怪NASA不懂物理，敢情他早就招了一幫子民科。不是一家人，不進一家門！

現在這些科學新聞和科普文章都是不懂裝懂的湊熱鬧，我絕對不是瞎說：每次出來個大新聞，他們只能是人云亦云，連個正兒八經的專家也找不到！現在都說這玩意兒發表了，沒破綻，了不得！違反了基本物理定律，等著看熱鬧吧！其實他們誰能夠知道這幫子人哪裡做錯了？瞎湊熱鬧！

今天我碰巧看到了NASA這篇大作，就隨便說說吧。不然這NASA還真的以為沒有人懂點大學普通物理呢。

我們都知道火箭往前跑是因為它可以往身後噴火，其實就是把高溫氣體往身後吹，自己就往前跑了。在這個過程中，作用力等於反作用力，動量守恆，一點都不奇怪。今年4月份霍金瞎忽悠的那個「攝星計劃」，也是要有物質給幫助的，只不過用的是光，光也是物質。

無工質引擎（em drive）為什麼這麼拽？就是因為他號稱可以直接把能量轉化為動力，而且不用任何物質，只要有能量就可以了。具體他怎麼忽悠的，我就不多說了，他自己也是一團漿糊。反正他的賣點是，什麼東西都不用，只要自己發功、消耗些能量，就可以往前跑。根據他們這次的文章，這個推動力大約是1mN/kW。

這個推動力非常小。1mN/kW，聽著不怎麼樣，其實很了不起的。關鍵在於他只用能量，就可以得到推動力。有人說這是不是類似於光帆（類似於霍金忽悠的那玩意）？不是的。因為光的速度太大了，每秒鐘30萬公裡，能量轉化為推動力的理論上限是（功率W /光速c），大約是每千瓦3個微牛頓，小了三百倍。

這篇文章裡，他們使用的是幾十瓦的功率（40、60和80），所以得到的推力也就是幾十個微牛頓。這麼小的力很難測，也很容易來自於其他因素。其實很早就有人懷疑，他們這是個熱效應，電線啦、控制線啦，都有可能因為熱而產生一些應力。

但這次他們非常自豪的是，所有的實驗都是在所謂的高真空環境裡測量的（大約是1毫帕，也就是10^−8個大氣壓，而且還做了常壓對比實驗，結果都看到了這個神奇無比的推動力。他們還採用了所謂的液體導線，也就是說，需要和外界相連的地方，都不是常用的電線，而是液體金屬（好像是鎵），所以就沒有應力傳遞的問題了。還考慮了其他很多因素，我就不詳細介紹了。怎麼樣？考慮周到吧，思維縝密吧，把大傢伙兒都唬住了吧。

更多的細節描述，我就不說了，感興趣的自己找新聞看吧——反正天下文章一大抄，抄來抄去都差不多的。給大家看幾個圖，休息一下，讓我先去喝口水。等一會兒，再聽我說，看看我為什麼認為他們就是瞎扯淡。

好了，喝水回來了。接著講。

先介紹一下測量方法（圖1）。因為推動力非常小，只有幾十個微牛頓，所以才用了扭擺技術，號稱可以測量到1個微牛頓。扭擺就是一個桿秤，用一根堅韌的細絲吊起一個槓桿，槓桿一端是待測物體，也就是這個無工質引擎，另一端放著平衡物（相當於秤錘）。如果真的有推力的話，這根桿秤就會扭動，任何微小的扭動都可以用光學方法精密地檢測（微米的數量級）。

無工質引擎的樣子如圖2所示（這張圖來自於他們的文章，而圖3來自於新聞，不知道是示意圖還是真傢伙）。尺寸大約是這樣的：大頭端直徑27.9釐米，小頭端直徑15.9釐米，長度22.9釐米。注意，這都是微波腔的內部尺寸，外部尺寸跟這個大概差不多，另外，小頭端有個5.6釐米後的塑料板，外直徑為15.6釐米——這些具體細節，我沒有仔細看，反正是大頭端和小頭端不太一樣，不僅是尺寸不一樣，材料好像也有些不同。這個扭擺放在真空腔裡，尺寸不到些1米，可以抽成高真空（大約是1毫帕），也可以放氣進去、做常壓對比實驗。

好了，大致就這樣了。然後他們就開始了測量，得到了神奇的結果，1mN/kW的推動力——就像魔術師從帽子裡拎出來一隻白兔子，誰都知道他是在扯淡，可是誰也不知道他是怎麼扯的淡。

前面說了，這個推進器有大頭端和小頭端，它們不太一樣。其實，奧妙就在這裡——說穿了一文不值。施加微波，就會加熱，就會有一部分熱量傳到表面，表面的溫度就會上升，而且表面的溫度不會到處都一樣的，這個差別就造成了推動力。而且，因為這傢伙是柱對稱的，所以只有前推力（或者後推力），但是沒有側推力。

稍微詳細地解釋一下。高真空腔裡面還是有氣體的，1毫帕不是什麼了不起的真空，而且各種器壁上吸附的氣體很難去除的，測量真空的儀表還不知道放得有多遠呢。氣體分子碰到熱壁上，就會吸收一點熱量、然後跑掉，氣體分子碰撞前後的動量發生了改變，這就會產生反衝力——無工質引擎的工作原理就是這個。

估計推力大小的上限。 p為分子動量，m為分子質量，E為分子動能。所以， 所以，反衝力的大小是

其中，W是功率。也就是說，理論上限是每千瓦2牛頓，我們有個2000倍的餘量，隨便有一點不對稱性就可以了。好了，就是它了！

說到這裡，民科肯定不服氣。我做了對比實驗！高真空和大氣環境都做了，推動的效果都在！我說你別不服氣。你這個真空抽不抽氣都沒什麼關係的——氣體的導熱率對氣體密度的依賴關係是很弱的。原因大致是這樣：氣體密度大了，氣體分子的平均自由程就小，也就是說，氣體分子跑不了多遠，就會跟朋友碰個頭、聊會天，這就耽誤了功夫。具體的推導我就不說了，隨便找本書讀讀就可以了。把公式留在這裡吧，符號的具體含義就不解釋了。

熱傳導的傅立葉定律

導熱係數

好了，故事講完了。這就是個熱脫附，或者說熱傳導，反正不是什麼big deal。

總而言之，言而總之：搞民科的搞了個大發明，瞧熱鬧的瞧了個大熱鬧，高大上的NASA也不虧，它又成功地忽悠了一次！

（本文經作者允許，由編輯做了一些文字調整，原文連結）