姬扬：无工质引擎？NASA，多少扯淡假汝之名！
早就听说过无工质引擎，但并没有在意：推翻了动量守恒原理，真·民科！好吧，又多了几个民科，so what? who cares?
没想到，美国航空航天局（NASA）也来蹚浑水，据说经过几年的同行评议，文章终于发表了。这样一来，不仅民科嗨了，各种装懂不懂的科学新闻和科普文章也来凑热闹了。好在大家现在都有点见识了，知道这玩意儿违背牛顿第三定律、动量守恒原理等一大堆摸不得、碰不得的基本物理规律，所以都要轻描淡写地驳斥一下，但是在我这个搞物理的看来，字里行间都是藏不住的喜悦。我觉得吧，也就是这帮民科欺负NASA不懂物理，但凡是个懂点大学物理的人，都不会被他们忽悠了。什么？这帮子人就是NASA的？德州休斯顿的NASA Johnson Space Center！哦，我明白了，难怪NASA不懂物理，敢情他早就招了一帮子民科。不是一家人，不进一家门！
现在这些科学新闻和科普文章都是不懂装懂的凑热闹，我绝对不是瞎说：每次出来个大新闻，他们只能是人云亦云，连个正儿八经的专家也找不到！现在都说这玩意儿发表了，没破绽，了不得！违反了基本物理定律，等着看热闹吧！其实他们谁能够知道这帮子人哪里做错了？瞎凑热闹！
今天我碰巧看到了NASA这篇大作，就随便说说吧。不然这NASA还真的以为没有人懂点大学普通物理呢。
我们都知道火箭往前跑是因为它可以往身后喷火，其实就是把高温气体往身后吹，自己就往前跑了。在这个过程中，作用力等于反作用力，动量守恒，一点都不奇怪。今年4月份霍金瞎忽悠的那个“摄星计划”，也是要有物质给帮助的，只不过用的是光，光也是物质。
无工质引擎（em drive）为什么这么拽？就是因为他号称可以直接把能量转化为动力，而且不用任何物质，只要有能量就可以了。具体他怎么忽悠的，我就不多说了，他自己也是一团浆糊。反正他的卖点是，什么东西都不用，只要自己发功、消耗些能量，就可以往前跑。根据他们这次的文章，这个推动力大约是1mN/kW。
这个推动力非常小。1mN/kW，听着不怎么样，其实很了不起的。关键在于他只用能量，就可以得到推动力。有人说这是不是类似于光帆（类似于霍金忽悠的那玩意）？不是的。因为光的速度太大了，每秒钟30万公里，能量转化为推动力的理论上限是（功率W /光速c），大约是每千瓦3个微牛顿，小了三百倍。
这篇文章里，他们使用的是几十瓦的功率（40、60和80），所以得到的推力也就是几十个微牛顿。这么小的力很难测，也很容易来自于其他因素。其实很早就有人怀疑，他们这是个热效应，电线啦、控制线啦，都有可能因为热而产生一些应力。
但这次他们非常自豪的是，所有的实验都是在所谓的高真空环境里测量的（大约是1毫帕，也就是10^−8个大气压，而且还做了常压对比实验，结果都看到了这个神奇无比的推动力。他们还采用了所谓的液体导线，也就是说，需要和外界相连的地方，都不是常用的电线，而是液体金属（好像是镓），所以就没有应力传递的问题了。还考虑了其他很多因素，我就不详细介绍了。怎么样？考虑周到吧，思维缜密吧，把大家伙儿都唬住了吧。
更多的细节描述，我就不说了，感兴趣的自己找新闻看吧——反正天下文章一大抄，抄来抄去都差不多的。给大家看几个图，休息一下，让我先去喝口水。等一会儿，再听我说，看看我为什么认为他们就是瞎扯淡。
好了，喝水回来了。接着讲。
先介绍一下测量方法（图1）。因为推动力非常小，只有几十个微牛顿，所以才用了扭摆技术，号称可以测量到1个微牛顿。扭摆就是一个杆秤，用一根坚韧的细丝吊起一个杠杆，杠杆一端是待测物体，也就是这个无工质引擎，另一端放着平衡物（相当于秤锤）。如果真的有推力的话，这根杆秤就会扭动，任何微小的扭动都可以用光学方法精密地检测（微米的数量级）。
无工质引擎的样子如图2所示（这张图来自于他们的文章，而图3来自于新闻，不知道是示意图还是真家伙）。尺寸大约是这样的：大头端直径27.9厘米，小头端直径15.9厘米，长度22.9厘米。注意，这都是微波腔的内部尺寸，外部尺寸跟这个大概差不多，另外，小头端有个5.6厘米后的塑料板，外直径为15.6厘米——这些具体细节，我没有仔细看，反正是大头端和小头端不太一样，不仅是尺寸不一样，材料好像也有些不同。这个扭摆放在真空腔里，尺寸不到些1米，可以抽成高真空（大约是1毫帕），也可以放气进去、做常压对比实验。
好了，大致就这样了。然后他们就开始了测量，得到了神奇的结果，1mN/kW的推动力——就像魔术师从帽子里拎出来一只白兔子，谁都知道他是在扯淡，可是谁也不知道他是怎么扯的淡。
前面说了，这个推进器有大头端和小头端，它们不太一样。其实，奥妙就在这里——说穿了一文不值。施加微波，就会加热，就会有一部分热量传到表面，表面的温度就会上升，而且表面的温度不会到处都一样的，这个差别就造成了推动力。而且，因为这家伙是柱对称的，所以只有前推力（或者后推力），但是没有侧推力。
稍微详细地解释一下。高真空腔里面还是有气体的，1毫帕不是什么了不起的真空，而且各种器壁上吸附的气体很难去除的，测量真空的仪表还不知道放得有多远呢。气体分子碰到热壁上，就会吸收一点热量、然后跑掉，气体分子碰撞前后的动量发生了改变，这就会产生反冲力——无工质引擎的工作原理就是这个。
估计推力大小的上限。 p为分子动量，m为分子质量，E为分子动能。所以， 所以，反冲力的大小是
其中，W是功率。也就是说，理论上限是每千瓦2牛顿，我们有个2000倍的余量，随便有一点不对称性就可以了。好了，就是它了！
说到这里，民科肯定不服气。我做了对比实验！高真空和大气环境都做了，推动的效果都在！我说你别不服气。你这个真空抽不抽气都没什么关系的——气体的导热率对气体密度的依赖关系是很弱的。原因大致是这样：气体密度大了，气体分子的平均自由程就小，也就是说，气体分子跑不了多远，就会跟朋友碰个头、聊会天，这就耽误了功夫。具体的推导我就不说了，随便找本书读读就可以了。把公式留在这里吧，符号的具体含义就不解释了。
热传导的傅里叶定律
导热系数
好了，故事讲完了。这就是个热脱附，或者说热传导，反正不是什么big deal。
总而言之，言而总之：搞民科的搞了个大发明，瞧热闹的瞧了个大热闹，高大上的NASA也不亏，它又成功地忽悠了一次！
（本文经作者允许，由编辑做了一些文字调整，原文链接）