Виртуальный мир N 1 2017

В.А.Коноваленко

О сохранении закона сохранения          Публикация сведений об «электромагнитном тягаче» (EmDrive) Роджера Шойера вызвала в СМИ шквал рассуждений о «нарушении закона сохранения импульса», так как из этого устройства не вытекают ни газовые струи, ни фотоны, ни электроны, – вообще нет реактивной струи, а тяга есть! В 2008 году группа китайских исследователей Северо-западного политехнического университета во главе с Ян Хуаном подтвердила дееспособность технологии создания тяги за счёт электромагнитного резонанса и позднее разработала свою собственную рабочую модель двигателя. С 2012 по 2014 год было проведено несколько удачных тестов, в которых удалось получить тягу силой 750 миллиньютон при затраченных на это 2500 ватт энергии.
        В 2014 году исследователи NASA протестировали свою модель EmDrive, причём испытания проходили также и в условиях вакуума. Хотя эксперимент был успешным (они зафиксировали тягу в 100 мкН), его результаты не были подтверждены независимыми экспертами. В 2015 году эта же группа NASA протестировала другую версию двигателя Cannae Drive (бывший Q-drive), созданную инженером-химиком Гвидо Фетта и заявила о положительном результате. Практически в одно время с ними немецкие исследователи из Дрезденского технологического университета также опубликовали результаты, в которых подтвердили наличие «невозможной» тяги. И уже в конце 2015 г. ещё один эксперимент от НАСА, проведённый группой Eagleworks (космический центр имени Джонсона) окончательно подтвердил состоятельность технологии.
        Статья о двигателе EmDrive прошла рецензирование экспертов и опубликована в научном журнале Journal of Propulsion and Power. В статье сообщается, что EmDrive в вакууме развивает тягу в 1,2 миллиньютона на киловатт, тогда как прямая отдача излучения не превышает единиц микроньютона на киловатт излучённой мощности. Рецензенты не смогли найти ошибок в конструкции испытательного стенда и агрегата, а авторы работы – обратной силы, отвечающей на развиваемую EmDrive реактивную тягу, которая должна присутствовать в соответствии с законом сохранения импульса. У статьи семь авторов – Гарольд Уайт, Пол Марч, Джеймс Лоуренс, Джерри Вера, Андре Сильвестр, Дэвид Брэйди и Пол Бэйли, работающих в Космическом центре имени Линдона Джонсона.
        Понятно, что эти эксперименты переполошили теоретиков. Ещё бы – под угрозой множество диссертаций. А если серьёзно, то приходится менять какие-то из устоявшихся теорий и принципов. Под вопросом оказались два «кита» – Теория относительности (точнее, обе) и Закон сохранения импульса! Несмотря на то, что было проведено несколько успешных тестов экспериментальных прототипов, итоги ни одного из них не были опубликованы в каком-либо академическом журнале (если факты противоречат теории, тем хуже для фактов!).
        Правда, Майкл Макалош из Плимутского университета предположил, что у фотонов есть инертная масса и предлагает объяснить принцип работы двигателя при помощи эффекта Унру... А Арто Аннила, представитель команды из Финляндии говорит, что тяга в двигателе возникает под влиянием волн, длина которых не кратна расстоянию между стенками резонатора. Это возможно только в том случае, если резонатор несимметричен. Если бы он был полностью симметричным, то тяга бы не возникала: «Микроволновое излучение – это топливо, которое уходит в резонатор…, а тягу в EmDrive создают пары фотонов. Когда два фотона движутся вместе, но имеют противоположные фазы, тогда у этой пары нет электромагнитного поля, следовательно, она не будет отражаться от металлических стенок, а уйдёт».
        Однако, от таких предположений теоретикам легче не становится: инерция фотонов, противофазные пары фотонов (откуда они в герметичном металлическом «ведре», в которое «закачиваются» только микроволны?)... Объяснять непонятное, выдумывая новую, ранее неизвестную и не проверяемую сущность – приём, известный ещё нашим далёким предкам, населявшим богами, духами и прочей мистикой окружающую среду, – способ, далеко не новый, но, к сожалению, переживающий совершенно необоснованный ренессанс в теорфизике. Всё-таки «бритву Оккама» пока ещё не списали со счёта...
        Небольшое отступление. В последнее время в теоретической физике к вполне привычным системам отсчёта – неподвижной (лабораторной) и подвижной – всё чаще стала добавляться третья – система стороннего наблюдателя. Это существенно расширило возможности теоретических построений, но попутно подчеркнуло нашу зависимость от одного из наших органов чувств – зрения и свойств этого органа. Наиболее же существенным свойством этого органа является разрешение. Мы не можем различать объекты (и зазоры между ними) соизмеримые с длиной э/м волн, воспринимаемых глазом, или ещё более мелкие. Отсюда наше подсознательное восприятие монолитности макрообъектов, элементы которых расположены друг от друга на неразличимом для нашего зрения расстоянии, и, напротив, способность не замечать микрообъекты, отделённые друг от друга разрешаемыми глазом промежутками. Водяной пар для нас незаметен, а его конденсат – туман и образованные им облака хорошо видны.
        Модифицируем же стороннего наблюдателя так, чтобы его глаза обладали намного большим разрешением, чем наши (например, на уровне очень коротковолнового рентгеновского излучения или ещё короче – высокоэнергичных электронных пучков), и глянем, к примеру, на какого-либо физика-теоретика. Такой сторонний наблюдатель увидит вместо тела теоретика некую конструкцию из не очень плотно сложенных клеток, различных, но родственных между собой (человеческих клеток), а между ними множество совершенно посторонних клеток (бактерий, грибных гифов и т.д.), прекрасно чувствующих себя в зазорах между человеческими клетками.

Рис. 1. Физик-теоретик в высоком разрешении Дальнейшее повышение разрешения заведёт нашего стороннего наблюдателя внутрь молекул, а затем и атомов, и тогда станет видно, что наш теоретик состоит, главным образом, из пустоты, в которой изредка попадаются какие-то сгустки (ядра атомов?) с туманными облачками вокруг. Вот тут-то и оказывается, что и теоретик, и мы все, и все наши изделия погружены пустоту и пропитаны нею. Ведь никто пока не обнаружил оболочки, отделяющей физика-теоретика от атмосферы, ближнего и дальнего космоса, гелиосферы, наконец... Кожа, разумеется, не в счёт – сквозь её «прорехи» легко проникают не только излучения, но и довольно крупные молекулы (лекарств и ядов) и даже некоторые болезнетворные бактерии.
Эта пустота до последнего времени с лёгкой руки СТО считалась действительно пустой, хотя уже были известны некоторые факты, противоречащие этому тезису (до сих пор замалчиваемый эксперимент Вонга, дисперсия излучения квазаров, линейно зависящая от расстояния – именно по ней астрофизики вычисляют расстояния до квазаров, хотя и не говорят, как пустой вакуум может «растягивать», притом линейно импульс квазара). Да и сами теоретики не от хорошей жизни придумали взамен лоренцова эфира и «моря Дирака» тёмную материю и теорию струн..., а уж полёт Вояджеров поставил на пустом вакууме окончательную жирную точку.

Рис.2. Внешний вид Солнечной системы (по результатам полёта Вояджеров)        Их полёт, долгое время проходивший «без приключений» и сопровождавшийся монотонным снижением скорости солнечного ветра, вдруг привёл их в зону, где скорость солнечного ветра скачкообразно упала практически до нуля и, более того, ветер приобрёл турбулентный характер. То есть стало очевидно, что какая-то среда заполняет гелиосферу и «проламывается» сквозь ещё более обширную галактическую среду (см. рис. 2). Если считать вакуум пустым, получается парадокс: один пустой вакуум налетает на другой пустой вакуум и образует на границе турбулентную пустоту, способную закручивать и резко тормозить солнечный ветер! Как минимум нужна какая-то среда! Мы не будем обсуждать её гипотетические свойства – главное, она есть и некие свойства таки имеет!
        А вот теперь, после этого вступления, поговорим о пресловутом «нарушении закона сохранения импульса», которое приписывают «электромагнитному тягачу» (EmDrive) Роджера Шойера, предложенному им в 1999 г. Впервые эффект тяги, создаваемой без выброса реактивной струи, был получен в ФТЛ В.П. Глушко в 1973 г. в Алма-Ате. С 1973 г. и по 1993г. лабораторией была разработана, изготовлена и испытана серия движителей малой тяги для коррекции орбит геостационарных спутников Земли. За эту работу авторы разработки в 1993г. на всемирной выставке научных достижений и ноу-хау, проходившей в Брюсселе, получили серебряную медаль. К сожалению, работа В.П. Глушко в академических кругах была встречена «в багинеты» (увы, нет пророка в своём отечестве!) и отброшена даже без прочтения, ведь автор покусился на СТО! Шойер был благоразумнее – он не стал объяснять механизм работы EmDrive, а просто поставил мир перед фактом.
        Сейчас, когда эффект Шойера многократно проверен и, наконец, признан, академический мир оказался перед дилеммой: признать нарушение закона сохранения импульса или отказаться от «пустого вакуума». Второе предпочтительнее! Дело в том, что каждый из нас постоянно наблюдает совершенно аналогичное кажущееся «нарушение закона сохранения импульса», идя пешком по земле. Строго говоря, мы с Землёй получаем одинаковые, противоположно направленные импульсы, но ни заметить, ни измерить переданный Земле импульс мы не можем – слишком уж разные у нас массы.
        Признав, что вакуум – среда, обладающая энергией, следовательно, массой, а также определёнными физическими свойствами, за которые можно «уцепиться», мы получаем возможность объяснить механизмы работы и движителей В.П. Глушко, и «э/м тяги» Р. Шойера без нарушения одного из фундаментальных законов физики. По сути и Глушко, и Шойер отталкиваются своими движителями именно от этого массивного вакуума (масса которого много больше массы движителей), как пешеход от Земли. Да, конечно, мы пока не можем обнаружить, тем более «взвесить вакуум», но ведь это справедливо и для тёмной материи, и для струн...
        Итак, придётся признать вакуум материальной субстанцией, вмещающей нашу Вселенную от элементарных частиц до Метагалактики и, возможно, ещё дальше. Поэтому насущными становятся задачи изучения свойств вакуума и способов «хвататься» за него, «ходить по нему». Правда, за это придётся заплатить обеими теориями относительности, а значит, всё-таки дезавуировать множество диссертаций, но тут уж либо физика, либо диссертации (и вытекающие из диссертаций блага).

В оглавление