EM Drive頗受爭議，它的顛覆性究竟有多大？

EM drive (全稱：Electromagnetic Drive 譯作：電磁驅動器引擎) 雖然已經被討論了好幾年了，甚至早在1999年Roger Shawyer 就發明了這項技術，但是一直都並沒有被主流科學界證實。雖然有些實驗證明了EMDrive可以實現只用電力就能產生推力，但是人們依然對這個理論有著很大的質疑，畢竟這套理論違反了無數個物理理論。

而在11月19日，NASA發布了經過同行評審的EMDrive 論文，表示著其實驗結果以及整個論證過程都得到了同行專家們的認可。不過，同行評審並不代表其論文中的理論是正確的，同行評審充其量只能說明其論證方法以及整個實驗是沒有本質上的錯誤的。可是，這些專家也並沒有做過這類的實驗，所以對於實驗中的細節，或者一些可能在文章中被忽略的重點他們也無法通過同行評審來證明出來。

總的來說，能通過同行評審的論文說明論文中的並沒有什麼瑕疵，但是也並不能說明這個EMDrive就能完全行得通。通俗點講就是，你在遊戲廳的遊戲機上很會開車，並不能說明你100%會在真實道路上開車，但是對你在真實道路上開車又有很大幫助。

基本工作原理

EM Drive雖然有著違反各種物理理論的地方，但是其工作原理並不難理解。這個東西的全名應該是叫做radio frequency (RF) resonant cavity thruster （射頻腔體共振推進器）。通俗點的說就是：有一個密閉的空間，然後你往這個空間里發射一個特定頻率的微波。如果這空間裡面幾面內壁互相之間的距離設計地剛剛好，那麼這些微波就能在一個特定的頻率下一直產生共振。

而EM Drive為了能讓這些微波產生一些推力，就把這個密閉的空間設計成一個錐形（嚴格來說叫平截頭體）。

圖1：EM Drive基本工作原理

EM drive的設計者說這個密閉的空間其實就是一個微波導管。比較細的那頭會造成微波傳遞速度變慢，而微波的速度變慢又會導致這個微波的動能也變低。通俗點講就是：一個彈珠在一個盒子裡面亂撞，每撞一次就會因為撞擊而降低些速度，當然也會失去些動力。所以很明顯的，比較細的那頭動力比較低，比較粗的那頭動力比較高，自然而然的就會產生一些推力

圖2：不同微波的速度導致了不同的力，所以F1 > F2也就產生了推力

成功案例

我們所知道的基本上有三個機構完成了EM Drive的原型設計並成功進行了實驗——美國NASA的JSC 先進推進物理實驗室，德國的德累斯頓工業大學，以及中國西北工業大學。實際上西北工業大學在EMDrive項目上可能是在這三組團隊中最突出的。早在2008年他們就進行了實驗，其論文在2011年被翻譯成為英文後發表，但後來由於這個推進器產生的推力太小，小到他們也無法確定是否能準確的測量而沒有下文。

2016年西北工業大學所發表的新的實驗報告中，其中一個實驗成功的測出了8-10 毫牛頓推力，但遺憾的是由於誤差等原因並沒有說服眾人。然而之後就是NASA的JSC 先進推進物理實驗室所做出了的試驗品，這裡要說一下的是，雖然NASA做出了EM Drive的試驗品，但這個試驗品其實是他們在餐廳中拼湊出來的，只不過受到了各界的重視之後，最終這項實驗成功的在真空室內完成了。

圖3：EM Drive在真空室中進行了實驗

實驗組證明了如果加大了給EM Drive的電力，其所產生的推力也會加大。實驗組將EM Drive設置不同的方向進行了實驗，結果都能產生一定的推力。基本上每瓦能產生 1.2毫牛頓的力（1.2mN/W），專家們的同行評審也認為該實驗毫無瑕疵。

違反物理原理

首先，如果你往一個空間內導入電流然後在不需要往外釋放任何力的情況下整個物體就能產生動力，這樣我們就可以建成一個「永動機（PerpetualMotion Machine）」了！

試想一下風力發電的風車，若每個風車葉片上都掛一個EMDrive，導入一個電量就然後讓EM Drive推動風車葉片，這樣一來那些微波在EMDrive裡面亂撞就能讓風車一直旋轉而不需要外界的風來推動，那我們可利用的能源基本就取之不盡、用之不竭了。

當然，根據能量守恆定律和牛頓第三定律，能量是不會無中生有的，不過是一種力在另一種形態下的表現而已。但是，以這個風車為例子，如果我投入1瓦的電可能會產出1.5瓦的電，那那些定律不全都被顛覆了嗎？

實際應用

假設EM Drive作為火箭推進器真的是可行的，這個推進器的應用前景也不明朗。之前提到的是1.2毫牛頓/每瓦，這樣的推力基本上在宇宙中只能達到20米/秒的速度，最大速度也不過7公里/秒而已，還低於第一宇宙速度。所以當前的這個實驗結果並不能為人類太空探測帶來什麼有用的地方。反而是當前很普及的離子推進器（IonThruster）都比這個EMDrive靠譜的多。離子推進器同樣也只需要少量的燃料，但它的推力以及效率足以讓航天器衝出太陽系了。

不過，不要忘記了這只是一個在餐廳中拼出來的試驗品。如果這個EM Drive真的可行，並在接下來幾年快速的發展起來（比如推力明顯提升等等）的話，人類去到其它星系就完全沒有問題。在火星和地球之間往返當然也會非常的方便。當然，我們的整個的物理理論體系可能也會因此被改寫。

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