許多發(fā)燒友曾提議使用“不可能的太空引擎”進行星際旅行，但要想實現(xiàn)“不可能快速”的星際飛船，還有很長一段路要走，要么是自欺欺人的自欺欺人，要么是在一個有爭議的、復(fù)雜的裝置中有著無法解釋的推力。(NASA Eagleworks公司的馬克·雷德梅克)
幾個世紀(jì)以來，自從我們意識到我們能在夜空中看到的每一顆恒星都是太陽，就像我們自己的?一樣--可能擁有自己的太陽系、行星，甚至生命的?--人類一直夢想跨越天際的距離，將我們與最終的外星目的地隔開。即使是最近的恒星也有超過四光年的距離，而人類創(chuàng)造的宇宙飛船所達到的最快速度，由美國宇航局的朱諾任務(wù)所達到的速度，只有74公里/秒(46英里/秒)。即使以這種速度，也要花4，000多年才能到達最近的恒星。
有兩個限制因素：我們目前的技術(shù)極限和物理定律。激光帆、核能(而不是化學(xué))推進、反物質(zhì)或暗物質(zhì)的產(chǎn)生和控制等領(lǐng)域的進步，可能會帶來一項改變游戲規(guī)則的技術(shù)突破，但似乎遙遙無期。但是，無視物理學(xué)的技術(shù)，盡管經(jīng)常被大眾媒體吹捧，從根本上說是有缺陷的。這是你需要知道的一切。
電磁力、弱力、強力和引力是已知存在于這個宇宙中的四種基本力，據(jù)我們的實驗和觀測所知，這四種力的對稱性和守恒量似乎是不可侵犯的。(馬氏管理大學(xué))
宇宙中有四種基本力：引力、電磁力和強弱核力。第一種力是用廣義相對論來描述的，這是我們創(chuàng)造出的最好的引力理論，并且通過了我們所做過的每一次觀測或?qū)嶒灉y試。后三個由標(biāo)準(zhǔn)模型描述，它精細地描述了所有已知的粒子及其相互作用，通過了我們設(shè)計的每一個經(jīng)典和量子測試，從地球能量到我們所獲得的最高能量。
盡管未來的技術(shù)可能會釋放太空旅行的核力量的潛力，?--通過裂變、核聚變，甚至消滅外來粒子--我們周圍的正常、穩(wěn)定的物質(zhì)--我們所有的常規(guī)推進技術(shù)都依賴于某種基于化學(xué)或電磁學(xué)的相互作用或反應(yīng)。
1992年哥倫比亞號航天飛機的發(fā)射表明，火箭的加速度不僅是瞬間的，而且會持續(xù)很長一段時間，跨越許多分鐘。對于一艘能夠到達另一顆恒星系統(tǒng)的星際飛船來說，與火箭相比，我們今天所擁有的實際限制意味著一次旅行必然跨越人類的幾代人，需要一項非常先進的技術(shù)。或者依賴于違反已知物理定律的反應(yīng)。(美國航天局)
電磁力令人難以置信地被很好地理解。可以說，這是所有基本力量中最能被理解的。經(jīng)典上，它被麥克斯韋方程描述得很好；量子電動力學(xué)(QED)理論準(zhǔn)確地描述了光子和/或帶電粒子相互作用的任何行為。即使考慮到我們做過的每一個實驗：
電磁相互作用始終與理論預(yù)測完全一致。這是一次壯觀的觀測和實驗測量，證實并驗證了我們在所有科學(xué)領(lǐng)域中最偉大的理論之一。
2014年大型強子對撞機高能碰撞產(chǎn)生的粒子軌跡。這些實驗的動量和能量守恒比任何其他實驗都要有力得多。(PCHARITO/維基媒體共用)
電磁學(xué)的一些理論預(yù)測對于在基本水平上描述我們的宇宙是非常重要的。這個理論有一定的對稱性，這意味著粒子或系統(tǒng)的設(shè)置有某些性質(zhì)，我們可以隨意改變，而不改變物理上會發(fā)生的事情。例如：
如果一個理論不是相對論性不變的，不同的參照系，包括不同的位置和運動，就會看到不同的物理定律(在現(xiàn)實上也會有不同的看法)。事實上，我們在“升力”或速度變換下是對稱的，這告訴我們我們有一個守恒量：線性動量。理論在任何坐標(biāo)或速度變換下都是不變的，這就是洛侖茲不變性，而任何洛侖茲不變對稱都是CPT對稱性的守恒。然而，C、P和T(以及CP、CT和PT的組合)都可能被單獨違反。(維基媒體共用用戶Krea)
所有這些對稱性及其相應(yīng)的守恒律都是由一個單一的數(shù)學(xué)定理：Noether定理產(chǎn)生的。它指出，對于理論的每一個物理對稱性，都必須有一個相關(guān)聯(lián)的守恒量。如果在空間的某一特定點有一個量會發(fā)生變化，那么這個量必須有進出這個空間的流量，并且這兩個量的變化時間必須平衡。
例如，給定空間體積中的電荷只有在電流(隨時間變化的電荷流)進入或流出該空間時才會發(fā)生變化，而電荷的差異將取決于電流的大小和它流動的時間，無論是進進出出，還是兩者的混合。
一個空間內(nèi)的電荷總量總是守恒的，直到電流通過正或負電通量流入或流出系統(tǒng)的電荷為止：電流通過系統(tǒng)的邊界隨時間傳播。這種守恒定律在電磁相互作用中是絕對的。(NICOGUARO/維基媒體共用)
現(xiàn)在，我們每隔幾年就會有一種說法，一些發(fā)明家、工程師、修補者或邊緣科學(xué)家宣布，他們已經(jīng)提出、申請了專利，或者發(fā)明了一種違反物理學(xué)定律的裝置。具體來說，被違反的總是同一條定律：動量守恒定律。如果這一法律被違反，這意味著以下三種對稱性畢竟是不保守的：
如果所有這些都是真的，你可能真的能夠在沒有燃料的情況下產(chǎn)生推力，從而無限期地為飛船提供動力，船上只有有限的材料。
無論提出何種類型或設(shè)計的火箭，為了保持動力，總是需要某種類型的推進劑。在適當(dāng)考慮電場和磁場的情況下，EM驅(qū)動器看起來不再是一個可行的選擇。(NASA/MSFC)
理論上，如果你研究破壞這些對稱性的后果事情很快就會變得很糟糕。這意味著，如果你從外部觀察一個系統(tǒng)，你可以看到它的總動量變化，而不發(fā)射任何動量攜帶粒子。這意味著不同參照系的觀察者將看到總動量以不同的量變化，這意味著能量守恒也受到了破壞。
然而，在加速器和粒子探測器上進行的非常詳細的實驗在所有能量以及我們在實驗室中創(chuàng)造的所有條件下都沒有違反這些守恒定律。這些規(guī)則中有許多是從非相對論能量到真空中超過光速99.99999%的速度測試的，而這些對稱性可以維持在8到12位數(shù)之間?？傊鼈兪欠浅７浅：玫膶ΨQ性，它們甚至沒有顯示出任何被侵犯的跡象。
高能粒子可以與其他粒子碰撞，產(chǎn)生大量的新粒子，可以在探測器中看到。通過重建能量、動量和其他屬性，我們可以確定最初碰撞的是什么，以及在這個事件中產(chǎn)生了什么。動量和能量總是守恒的，不管進出粒子的移動速度有多近，這表明即使在不斷變化的相對論性條件下，能量和動量也是多么的守恒。(費米)
問題不在于這些法律不能被實驗推翻，它們當(dāng)然可以。問題是物理學(xué)家們用很多不同的方式進行了如此多的實驗，如此小心，如此精確地驗證了它們。這些守恒定律已經(jīng)被證實，每一個引力，機械，電磁和量子的相互作用，他們總是堅持。在任何情況下，動量、洛倫茲不變性和牛頓第三定律都是守恒的。
現(xiàn)在，有人聲稱，一臺發(fā)動機，它所依賴的只不過是一個簡單的電磁或機械動力源，它顛覆了所有的物理。像冷融合. 就像EM驅(qū)動器. 就像任何永動機一樣..或者，就像最近的荒謬，大衛(wèi)·伯恩斯螺旋發(fā)動機.
長期以來，永動機一直是修補者和發(fā)明家的圣杯，但它違反了物理學(xué)定律，包括牛頓第三定律和熱力學(xué)定律。伯恩斯的新“螺旋引擎”只是自欺欺人進入主流科學(xué)討論的最新例子。(諾曼·洛克威爾/科普)
伯恩斯的觀點的細節(jié)有根本的缺陷，在非物理學(xué)家中是非常普遍的。(伯恩斯擁有電氣工程博士學(xué)位。)他認為，如果你把一個圓環(huán)放在一個盒子里，讓它在兩堵墻之間來回彈跳，那么每一次完美的彈性碰撞都會給盒子的容器帶來動力。然后他指出，當(dāng)物體以相對論(近光速)的速度運動時，它們會獲得質(zhì)量(在狹義相對論的一種解釋中)。因此，如果你在一個方向上加速，相對于盒子內(nèi)的另一個方向，它應(yīng)該有更多的質(zhì)量，當(dāng)它向那個方向移動時，它會優(yōu)先加速這個盒子的前進方向。這就是原則。
在實踐中，伯恩斯設(shè)想把盒子和圓環(huán)換成螺旋形加速器，在一個更好的方向產(chǎn)生凈推力。這是他的大主意，已經(jīng)被流行的商店覆蓋了，比如新科學(xué)家和科學(xué)警報.
從大衛(wèi)·伯恩斯的PowerPoint演示文稿中的幻燈片11中，可以看到他假想的螺旋驅(qū)動背后的理論推理。報告稱，“推進劑不是從發(fā)動機噴出的，而是被捕獲以產(chǎn)生幾乎無限的特定沖動”，這違反了已知的物理定律。當(dāng)應(yīng)用正確的定律時，無推力推進(和動量守恒的相稱性破壞)就不會發(fā)生。(David Burns/NASA MSFC)
問題在于，這一觀點依賴于對特殊相對論的根本誤解。誠然，當(dāng)你加速接近光速的物體時，同樣的加速度(或推力)會使你的速度增加得更??；牛頓的第二定律F =ma在特殊相對論中不起作用。任何物體都不可能以光速運動，所以當(dāng)你繼續(xù)對一個相對論性物體施加力時，就好像你在增加它的質(zhì)量，而不僅僅是它的速度。對于物體的質(zhì)量和速度，不同的觀察者會有不同的看法。
但如果你把牛頓第二定律寫下來F =dp/dt，在哪里p是動量，這確實有效(對所有觀察者都是如此)，甚至在特別相對論中也是如此。如果燒傷已適當(dāng)?shù)亟忉屃丝倓恿吭诤?環(huán)系統(tǒng)中，必須包括加速盒內(nèi)各個部件(如環(huán))所需的外場和力的能量/動量，他會注意到，即使在相對論性變換和完全彈性的環(huán)/盒碰撞下，總動量也不會改變。
相反，他單獨檢查了戒指，這導(dǎo)致了他的數(shù)學(xué)錯誤和他站不住腳的結(jié)論。事實上，以前在粒子對撞機上進行的固定目標(biāo)實驗已經(jīng)證明了動量的守恒，這與伯恩斯的預(yù)期相反。他的主意一到就死定了。
SPR有限公司的電磁驅(qū)動裝置。請注意這個裝置所固有的大量電線和線圈，它們因產(chǎn)生磁場而臭名昭著。最初被認為是“反常推力”的原因是外部載流導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁場與電磁驅(qū)動器內(nèi)部電磁場的相互作用。當(dāng)所有的事情都有了正確的解釋，就沒有異常現(xiàn)象持續(xù)存在。(Roger Shawyer/SPR Ltd.)
所有聲稱某一裝置可能或已經(jīng)違反了這些保護法律的說法，可分為兩類之一：欺詐或自欺欺人。研究人員要么是故意愚弄你自己，要么是無意地欺騙自己，可能是因為他們在理論上犯了一個錯誤，他們無法確定自己的身份，或者通過建立一個正在經(jīng)歷他們無法識別的交互作用的設(shè)備。當(dāng)更好、更謹慎、無錯誤的科學(xué)出現(xiàn)時，理論效應(yīng)就消失了，而/或?qū)嶒炐?yīng)就會被已知的、已經(jīng)存在的物理學(xué)所解釋。
幾乎可以肯定的是，冷聚變的說法是欺騙性的；不可能的太空引擎或永動機的說法更多的是自我欺騙。如果這些守恒定律被真正違反，它將是一個精確的物理實驗來揭示它，因為這是我們在基本水平上對自然最好的測試。伯恩斯曾說過，當(dāng)你提出這樣的想法時，“你必須做好尷尬的準(zhǔn)備”。我希望他已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
但更重要的是，我希望你這個好奇的外行人，準(zhǔn)備好對所有這樣的說法持難以置信的懷疑態(tài)度。即使是世界上最聰明的人，也會以驚人的頻率自欺欺人。在審議下一項特別索賠之前，要求提供必要的特別證據(jù)。很有可能已經(jīng)確立的物理定律將繼續(xù)延續(xù)下去。
