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要逃离太阳系先抓住麦克斯韦的小妖

科技良言 2023-07-26 13:35 发文

中国可以规划7年内登月,却不敢规划一万年后逃离太阳系.

即便是目前最好的科技,也无法带人逃离太阳系.更不用说像流浪地球一样,到达光年之外的另一个恒星系统.

霍金提出的突破摄星计划,是将大微小光帆卫星送到外层空间.这是唯一一个进入工程设计设想阶段的尝试.

如果,光帆的动力源自微信本身,光压推进是从卫星自己射出的光获得.卫星有足够多的核燃料.这样的系统可能成为逃离太阳系的最大可能.

这就要突破光帆的理论,制造出第二代光伏.

首先,利用麦克斯韦妖,将粒高速粒子筛选出来,然后高速粒子持续对外定向发射光子.这样可以获得来自卫星自身的光压.

不需要能量的麦克斯韦妖是不存在的,具有信息能量的存在的,比如冰箱空调等.

根据EMdrive的测量,如果谐振腔能够成为抓住麦克斯韦妖的装置,其推力可以为输入功率光压的100倍,但不能持续输出.

下面我们先对麦克斯韦妖进行介绍,然后利用两种相近的可能方式理解谐振是如何抓住实现将光帆的光压动力来自自身.

最后:这里提出一个可以验证这个物理推论的实验.

用2个谐振腔(类似EMDrive的装置)进行对比实验,一个谐振腔只装在真空罐中,类似NASA实验室做的一样.另外一个谐振腔装在一个可以通过热转换发光的腔体对定向发出光,其他测量和真空条件都相同.如果二者测量到推力的大小时间长短有差异.就能找到正确的推力来源.  

1871年,麦克斯韦妖在《热理论》一书的末章《热力学第二定律的限制》中,设计了一个假想的存在物,即著名的"麦克斯韦妖" (Maxwell's demon)。

在麦克斯韦构想中,麦克斯韦妖有极高的智能,可以追踪每个分子的行踪,并能辨别出它们各自的速度。这个理想实验如下:

"我们知道,在一个温度均匀的充满空气的容器里的分子,其运动速度不均匀,然而任意选取的任何大量分子的平均速度几乎是完全均匀的。现在让我们假定把这样一个容器分为两部分,A和B,在分界上有一个小孔,在设想一个能见到单个分子的存在物,打开或关闭那个小孔,使得只有快分子从A跑向B,而慢分子从B跑向A。这样,它就在不消耗功的情况下,B的温度提高,A的温度降低,从而与热力学第二定律发生了矛盾"。

而这个存在物就是"麦克斯韦妖",小妖精掌握和控制着高温系统和低温系统之间的分子通道。它利用了分子运动速度的统计分布性质。因为根据麦克斯韦分布,即使是低温区,也有不少高速分子,高温的系统中也有低速度的分子,通过这样一个能够控制分子运动的小妖精,在两系统的中间设置一个门,只允许快分子从低温往高温运动,慢分子则从高温往低温运动,在"小妖"的这种管理方式下,两边的温差会逐渐加大,高温区的温度会越来越高,低温区的温度越来越低。

因为如果麦克斯韦小妖真的存在的话,那么我们就有可能造出违反热力学第二定律的第二类永动机。用一个比较恰当的比喻是,热能不能自发地从低温物体传导到高温物体,而冰箱却能实现了。冰箱违反了物理定论了吗?

理解方式一

哥伦比亚大学的天文学家 David Kipping 发表了一篇论文,提出采用光帆设计的航天器在理论上可借黑洞来实现接近光速的航行速度。在论文中,Kipping 使用了一个双黑洞系统模型,借助在双黑洞系统内基于光帆技术的动能传递,来实现航天器的进阶加减速。

其原理如上图,借双洞系统中的移动黑洞引力场来为由激光发射器所发射的光子加速。具体来说,由于光子具有可测的静止质量,我们便可通过将光子朝黑洞附近的预定轨道发射,使光子在借黑洞引力场绕轨道加速“一周”后再打到航天器的“光帆”上,由此让航天器获得比激光发射器功率大得多的光子加速效果,借双洞系统实现高效率的大幅加减速。

这个过程的作用就是,黑洞和激光发生源的相对位置发生了变化。

这种系统同样可以用来解释EMdrive的原理。将激光换成微波,将加速光子的作用换成削弱微波的强度,而换成微波后得到的作用是,整套EMdrive(含微波源)的粒子之间的间隙变大,即热膨胀,并会产生一个微波源发射相反方向的力(其他方向是无法测量到力的)。

理解方式二

光帆的原理,光子是具有一定质量、动量和速度的,光打在物质上微光上能够产生微弱的推力。

典型能带跃迁,光子具有加速,减速的作用,使得光帆移动。光帆是经过大量工程实例验证可以的。哪能不够用来解释Emdrive呢?

根据NASA的论文,认为EMdrive实际测量到的推力至少比微波光压大2个数量级。但这个EMDrive会不会是光压的放大器?那EMdrive又是如何放大推力的呢?

如上图,在粒子(电子、离子、还是晶格?)微波场中,粒子能获得能量,并辐射能量,而辐射的能量、动量直接存储到EMdrive的腔体里。因不对称的作用,从而对外做功,获得推力。

实践出真理,我们所有的假设、推断都可以同实验来检验分析。

基于理解方式一,我们可以设计一个更大的腔体,并将腔体安装在一个巨大的水池里。水池有数十吨的水,按照在重力方向上发射微波。通过增加水池内水的粒子空间,获得前进的推力。如果改变微波发射方向,能够改变推力的方向。则说明这个解释成立。

方式一理解用一句话总结:微波转向产生了对外推力。

基于理解方式二,需要根据腔体产生电磁场的分布,在腔体合适的位置开孔,将腔体防止在水池或水蒸气中,并在腔体内部加入玻璃或塑料护罩防止腔体外的水分子进入。通过更加合理的电磁场分布,扩大微波定向有序对粒子做功的能力。提升对外的推力。

方式二理解用一句话总结:微波场中粒子的选择性定向加减速产生对外推力。

在核聚变、核裂变,正负粒子湮灭等现象中产生了物质的运动。传递运动的物质规律大部分已经被人们所熟知,无工质引擎在当前人们的认知中是不可能实现的。那么是否能够脱离粒子的宏观实体而传递这个运动源泉(即核聚变、裂变、正负粒子湮灭造成的物质运动)。如果可以解释,是否可以认为,无工质推进只是利用核聚变、核裂变,正负粒子湮灭等运动源泉产生的运动,达成宏观实体不需要像化学火箭、电推一样的粒子分离就能实现空间内可控运动?

在当前的认知中,如果脱离了物质传递运动源泉,被认为是一个不可能的事情。可能是忽视了微波、热辐射和光也是物质。能量守恒定律的使用需要考虑,热辐射、微波还有系统性能量守恒要考虑分时间,在考虑了微波、热辐射等因素,时间的前移,后置等因素之后EMdrive说不定能满足动量守恒。

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