Co je mikrovlnný (EM) motor?
Jde o velmi jednoduché zařízení, skládající se z měděného dutinového rezonátoru kónického tvaru. V podstatě se jedná o měděný trychtýř, u kterého je konec s menším průřezem uzavřen dielektrickým rezonátorem. Uvnitř dutiny je pak anténa generující mikrovlnné záření (většinou magnetron) s frekvenci v oblasti gigahertzů. Předpokládá se, že se tímto specifickým tvarem vytváří rozdíl tlaku na předním a zadním konci zařízení. Ve směru k menšímu konci se tak má generovat sice velmi malý, ale podle některých experimentů znatelný tah.
Zásadní výhoda a průlomová vlastnost tohoto motoru je zároveň i základní překážkou pro přijetí jeho existence. Motor by totiž nepotřeboval palivo, stačila by dodávaná energie. To, co by motor musel nést, by byly zdroje energie, ale nebylo by potřeba vyvrhovat žádnou hmotnost tryskou. Raketa by tak nemusela nést obrovskou hmotnost, jejíž tryskání umožňuje na základě zákona akce a reakce tah jejího motoru. Umožnilo by to obrovský průlom v oblasti meziplanetárního i mezihvězdného cestování. Stále bychom zůstali v oblasti podsvětelných rychlostí, ale dosažení těch velmi vysokých by se dramaticky usnadnilo.
Takový motor bez paliva však popírá platnost zákona akce a reakce a zákon zachování hybnosti. A právě zákon zachování hybnosti je spolu se zákonem zachování energie tím nejfundamentálnějším zákonem ve fyzice. Zákony zachování energie, hybnosti a momentu hybnosti jsou jedny z nejpečlivěji kontrolovaných a zatím všem testům a hledáním případného jejich narušení odolaly. Připomeňme, že na základě pozorování narušení těchto zákonů při měření spektra elektronů emitovaných při rozpadu beta předpověděl Wolfgang Pauli existenci nové částice – neutrina. Ta byla po zhruba čtvrt století detekována. Stejně tak byla potvrzena řada dalších částic i procesů předpovězených na základě zdánlivého narušení těchto zákonů. Zároveň žádné intenzivní testy jejich narušení neprokázaly.
Pochopitelně nelze jejich narušení úplně vyloučit a i proto jsou podrobovány neustálému ověřování. Ovšem experimentální evidence narušení těchto zákonů musí být velmi průkazná a velice dobře podložená.
Je třeba zmínit, že fotony elektromagnetického záření mají také hybnost a jejich vyzařování vede ke klasickému tahu odpovídajícímu zákonu akce a reakce a zákonu zachování hybnosti. Ovšem v tomto případě bude maximální produkovaný tah v ideálním případě pouze 3,3 mikronewtonu na 1kW. Zařízení funguje jako klasická fotonová raketa, dosažitelný tah je tak velmi malý.
První návrh mikrovlnného motoru a testy Rogera Shawyera
S koncepcí takového zařízení přišla v roce 2001 firma Satelitte Propulsion Research (Ltd UK) založená Rogerem J. Shawyerem. Ten se snažil vysvětlit fungování takového motoru na základě nestandardní interpretace klasické teorie elektromagnetického pole. Postavil také první takový motor založený na magnetronu z mikrovlnky s frekvencí 2,5 GHz a výkonu 850 W. Jeho průměr byl 160 mm. Hmotnost bedny se zařízením byla celkově 15,544 kg. Samotný motor s generátorem vážily dohromady 9,4 kg. Pro testování v roce 2003 byly využity váhy, které dokázaly měřit malé rozdíly hmotností umístěných na svých dvou ramenech. Podle směru práce motoru pak jednou bylo rameno na jedné straně lehčí nebo těžší o zhruba dva gramy. Dostával se tak tah zhruba 23 mN/kW, přičemž nejistota měření byla v řádu jednoho milinewtonu. V daném případě tedy přes 5 %.
Druhá vylepšená varianta byla dokončena a testována v roce 2007. Její průměr byl 280 mm a příkon 1200 W. Pozorovaný tah byl okolo 250 mN. V testech s výkonem mikrovln 1000 W se dosáhlo tahu 287 mN. V tomto případě tak větší varianta motoru dosahuje tahu přes 200 mN na výkon jednoho kilowattu. Tyto výsledky odpovídaly zhruba předpovědím Shawyerova modelu.
Guido Fetta a jeho motor Cannae.
Velice podobné zařízení složené z měděného trychtýře, pouze byl trochu širší a nezužoval se tak rychle, navrhl a realizoval Guido Fetta v roce 2006 prostřednictvím své firmy Cannae Inc. Jeho pohled na teoretické vysvětlení fungování motoru byl založen na nestandardním použití kvantové teorie pole a hlavně vlastností kvantového vakua. Právě hypotézy opírající se o využití vakua a pojmu virtuálních částic jsou často navrhovány jako vysvětlení možné funkce mikrovlnného motoru. Problém ovšem je, že všechny jsou založeny na představách, které jsou za hranicemi „standardní“ a potvrzené kvantové teorie.
V současné době pracuje firma na tom, aby model tohoto zařízení poslala na oběžnou dráhu s využitím standardizované sondy CubeSat. Předpokládá se potřeba sondy složené z 6 základních bloků CubeSat.
Měření profesorky Juan Yang v Číně
Na přelomu prvních desetiletí jedenadvacátého století bylo provedeno několik měření na různých zařízeních v Číně a v USA. Zaměříme se napřed na čínská měření, která začala na Letecké fakultě Severozápadní polytechnické universitě v Xi´an v roce 2008. První výsledky byly prezentovány v roce 2011 a postupně byly doplňovány v následujícím období. Vedla je profesorka zmíněné fakulty Juan Yang.
V tomto případě se prováděly první testy se zařízením pracujícím při podobné frekvenci 2,45 GHz, jako využíval Shawyer, s výkonem od 80 W až po 2,5 kW. Naměřená hodnota tahu se pohybovala v rozmezí od 70 do 720 mN s celkovou chybou do 12 %. Měřící zařízení bylo založeno na vyrovnávání tahu a odporové elektrické síly vznikající pohybem vůči elektrickému vinutí.
Dvě série měření byly prováděny ve dvou různých rozsazích výkonů. První série proběhla v rozmezí od 80 do 1200 W. Zde napřed tah stoupal od 70 mN k maximu při 300 W, kdy je jeho hodnota zhruba 270 mN. Pak začal tah klesat k minimu 180 mN při výkonu 600 W a pak rostl tak, že u výkonu 1200 W dosáhl hodnoty okolo 250 mN. Druhá série proběhla v rozsahu výkonu mezi 300 až 2500 W. Od maxima při výkonu 300 W s hodnotou tahu 310 mN klesla síla k minimu při výkonu 800 W s hodnotou tahu okolo 170 mN a pak stoupala k hodnotě tahu až 720 mN při výkonu 2500 W. Je vidět, že v překryvu se obě série měření vcelku shodují. Zároveň v tomto případě nerostl tah s výkonem příliš lineárně a poměr mezi tahem a výkonem byl v dost širokém rozmezí, od 150 mN/kW do 1000 mN/kW.
Ve Velké Británii a Číně se používala velice podobná zařízení a dávala podobný poměr tahu a výkonu v rozmezí stovek mN/kW. I v tomto parametru se tyto práce vzájemně podporovaly. Naměřené hodnoty tahu nebyly takové, aby byly na hraně možností použitých měřících zařízení. Takže z tohoto hlediska by mělo jít o spolehlivé prokázání. Na druhé straně produkovaný tepelný výkon způsobující ohřev okolního vzduchu, případná vytvářená elektrická a magnetická pole a další možné procesy mohly také vytvářet tah, který by mohl imitovat práci mikrovlnného motoru. A právě vliv těchto systematických neurčitostí a vlivů bylo třeba vyloučit. V popsaných experimentálních pracích byly možné vlivy rozebrány a diskutovány, ale přesto zůstala celá řada pochybností. Proto bylo jasné, že by bylo potřeba provádět měření za ještě lepších a spolehlivěji kontrolovaných podmínek.
Jednou z možností je použití citlivějšího měřícího zařízení, například torzních vah v co nejstabilnějších podmínkách, nejlépe ve vakuu. Tímto směrem se vydali i čínští vědci pod vedením Juan Yang. Už v roce 2014 odvolali právě popsané výsledky z předchozích let. Chybná měření byla způsobena problémy s kabely, které dodávaly energii do generátoru mikrovlnného záření. Při nových měřeních se tak využila baterie. Zároveň se měření tahu začalo realizovat právě pomocí torzních vah. Začátkem roku 2016 tak vyšla publikace, ve které skupina oznamuje, že se ji nepodařilo při výkonu motoru 230 W naměřit tah, který by překračoval hodnotu 0,7 mN. Což je odhad nejistoty výsledku měření využívaného zařízení. Vzhledem k tomu, že článek je v čínštině a dostupné překlady nejsou příliš kvalitní, je otázka spolehlivého popisu přesnosti daných měření trochu otevřená. Je však jasné, že pro daný výkon se nepozoruje žádný tah větší než pár mN. Produkovaný tah na jednotku výkonu tak je určitě menší než 10 mN a spíš nižší než 5 mN. Předchozí měření Rogera Shawyera i Juan Yang, která dávají o řád až dva vyšší hodnoty, tak lze označit jako produkt experimentálních chyb.
Podrobně jsem tato chybná měření popsal i z toho důvodu, že z této historie lze vyvodit několik velmi důležitých poučení. Pokud jsou měření blízko citlivosti použité aparatury a metodiky, kdy mohou být výsledky ovlivněny řadou ne zcela jasných faktorů, je i v případě, že naměřené výsledky vypadají dost přesvědčivě, reálná možnost, že jsou chybné. Jestliže výzkumy a měření provádí skuteční vědci, kterým jde o zjištění reálného fungování přírody, není problém s odvoláním chybných výsledků. V případě tak silných tvrzení, jako je popření základních zákonů zachování či návrhu úplně nové exotické fyziky, je třeba klást na průkaznost experimentálních měření ještě vyšší nároky.
A s těmito ponaučeními se nyní podívejme na měření, která významně posunula citlivost určování tahu a zajištění stabilizovaných podmínek. V laboratoři NASA se prováděly experimenty s různými variantami mikrovlnného motoru pomocí torzních vah, nejdříve v chráněné komoře ve vzduchu, v pozdějším období pak i ve vakuu docíleném ve vakuové komoře. Testovaly se zde jak varianta podobná těm navrženým Shawyerem, tak motor Cannae navržený Fettou.
Měřící zařízení
Mikrovlnný motor testovaný NASA v měřeních popsaných v první publikaci v recenzovaném časopise pracoval při frekvenci generátoru mikrovln 1,938 GHz. Průměr užšího konce byl 159 mm a širšího konce pak 229 mm. Samotné měřící zařízení, na které se motor umístil, se nachází ve velké vakuové komoře Johnsonova vesmírného střediska v Houstonu a jde o velmi přesné torzním váhy. Ty jsou konstruovány převážně z hliníku. Dokáží měřit tahy, které jsou na úrovni mikronewtonů. Síla v tomto případě způsobí pootočení ramen torzních vah a příslušný pohyb se měří. Pro kalibraci se využívá zařízení produkující definovanou elektrostatickou sílu. Měření bylo nejdříve prováděno sice ve vakuové komoře, ale bez vakua. Některé použité komponenty by totiž mohly být vakuem zničeny. Po úpravách motoru bylo možné pracovat ve vakuu na úrovni 10-5 Pa.
Průběh a výsledky experimentů
Jak bylo zmíněno, provedlo se několik sérií měření s různými sestavami, nejdříve ve vakuové komoře bez dosažení vakua a potom i ve vakuu. My se podrobněji podíváme na studii provedenou ve vakuu, která je obsahem prvního článku o testech mikrovlnného motoru v recenzovaném časopise.
Experimenty spočívaly v krátkých impulsech trvajících zhruba 40 s. Docházelo při nich ke skládání dvou efektů, samotného hypotetického tahu motoru a vlivu tepelného vznikajícího zvyšováním teploty vlivem mikrovlnného ohřevu v komoře. Oba efekty se ukázaly být na zhruba stejné úrovni. Zároveň velice dobře pozorovatelné a více než o řád větší než je citlivost použitých torzních vah.
Testovaly se pulsy při třech různých hodnotách výkonu 40, 60 a 80 W. Vždy se střídal tah v jednom a druhém směru. Zároveň se využíval kalibrační puls, kdy byl tah vytvářen definovanou elektrostatickou silou generovanou rozdílem potenciálu. Ukázka jednoho z měření při výkonu 60 W je na obrázku.
Pro každou ze tří hodnot výkonu bylo realizováno několik měření při tahu v dopředném i opačném směru. Rozptyl hodnot je o něco větší, než odpovídá čistě uvedeným nejistotám a statistickému rozptylu. Ukazuje to na přítomnost některých nezapočtených systematických nejistot, ale celkově nejsou rozdíly nijak kritické. Po proložení lineární závislosti dostaneme růst tahu 1,2 mN/kW. Tedy o dva až tři řády nižší hodnota, než byly odhady a měření Rogera Shawyera a původní měření čínské skupiny. Naopak se plně potvrdil negativní výsledek přesnějších měření Číňanů. Jejich aparatura neměla dostatečnou citlivost, aby efekt pozorovaný v laboratoři NASA mohla zaznamenat.
Pozorovaný tah na jednotku výkonu je však stále o více než dva řády vyšší, než by byl u ideálního fotonového motoru. U fotonové rakety a sluneční plachetnice poháněné slunečním zářením nebo laserem, dostáváme v ideálním případě hodnoty tahu 0,0033 a 0,0066 mN pro výkon 1kW, tedy ty o více než dva řády menší hodnoty než pozorované při popisovaných měřeních. Připomeňme ještě, že každý iontový motor sondy Dawn má maximální tah 91 mN a jejich potřebný příkon je právě v řádu kilowattu. U něj jde tedy o hodnotu zhruba o dva řády větší.
Závěr
Nová měření skupiny na čínské universitě a v laboratoři NASA jasně vyvrátila možnost existence mikrovlnného pohonu popsaného Rogerem Shawyerem a také jeho model. Pozorovaný tah je o dva až tři řády nižší. Pokud je tedy pozorovaná hodnota reálná, musí být spojena s úplně jinou fyzikální interpretací. I autoři článku o měřeních provedených v laboratoři NASA se tak obracejí k nestandardním a exotickým kvantovým hypotézám. V tomto případě se opírají o Bohmovu interpretaci kvantové fyziky (teorii pilotní vlny).
Hodnoty tahu naměřené pomocí torzních vah ve vakuové komoře laboratoře NASA jsou o více než řád vyšší než je citlivost tohoto zařízení. Zároveň je však vidět, že jejich velikost je srovnatelná s vlivem tepla z ohřevu při provozu a to i ve zmíněném vakuu. Je tak možné, že mohou existovat i jiné systematické vlivy provozu zařízení, které mohou imitovat tah motoru. Zvláště, když jde o velice podobnou situaci, jako v předchozích případech, kdy je jev sice jasně viditelný, ale srovnatelný s dopadem různých procesů systematicky ovlivňujících měření.
Podle mého názoru je tak velmi pravděpodobné, že další posun v citlivosti měření a odstraňování zdrojů různých vnějších vlivů imitujících očekávaný tah, povedou k dalšímu snížení hodnoty možného efektu, až se postupně dostaneme k hodnotám předpovídaným pro klasické fotonové motory, které plně odpovídají současné fyzice. V každém případě nejsou popsané výsledky publikované v nejnovějším článku laboratoře NASA dostatečně průkazné, aby se na jejich základě dalo přijmout narušení platnosti zákona zachování hybnosti a nová exotická fyzika.
Pokud se má předpověď vyplní, nebudu nijak jásat. Naopak bych byl nadšený v případě, že by se pozorovaný efekt potvrdil. Autoři upozorňují, že jejich systém není nijak vylaďovaný a v případě reálnosti jejich výsledků by se dal určitě tah motoru zvětšit. Je sice malý ale stejně jako u iontových motorů by jeho dlouhodobá činnost vedla v konečném důsledku k dosažení velmi vysokých rychlostí. Navíc jeho klíčovou výhodou by bylo právě to, že na rozdíl od iontových motorů by mu stačil zdroj energie a nepotřebovaly by palivo. Zavedení mikrovlnného pohonu by tak mohlo znamenat zmiňovaný zásadní zlom v meziplanetárním cestování. A také průlom do hájenství nové exotické fyziky a cestu do světa Star Trek.
V podmínkách testování v pozemních laboratořích se využívají jen krátké pulsy, v případě testování na orbitě okolo Země by byl možný dlouhodobý provoz, který by umožnil dosáhnout velkého a dobře pozorovatelného celkového impulsu. To je naděje, že nám nové informace může přinést CubeSat firmy Cannae Inc., i když na oběžné dráze bude na sondu působit řada jevů, které mohou vliv práce motoru překrývat či imitovat. Bude tak potřeba činnost motoru a pohyb sondy pečlivě analyzovat. V každém případě pro úplné vyřešení otázky, zda alespoň nějaká forma mikrovlnného motoru funguje, bude potřeba dalších velice pečlivých a citlivých měření v co nejkontrolovanějších podmínkách.
Pro zájemce o problematiku mezihvězdných letů je možné se podívat na populární přednášku autora v rámci Týdne vědy, který organizovala Akademie věd:
Použitá literatura:
Roger J. Shawyer: Technical Report on the Experimental Microwave Thruster, September 2002 Issue 2
Roger J. Shawyer: Technical Report on the Development of a Microwave Engine for Satellite Propulsion, July 2006 Issue 2
Yang Juan,Wang Yu-Quan,Li Peng-Fei et al. : Net thrust measurement of propellantless microwave thrusters, Acta Phys. Sin, 2012, 61(11): 110301
Yang, Juan et al.: Thrust Measurement of an Independent Microwave Thruster Propulsion Device with Three-Wire Torsion Pendulum Thrust Measurement Systém, Journal of Propulsion Technology (in Chinese) 37 (2): 362–371, 2016.
D. A. Brady, H. G. White, P. March, J. T. Lawrence a F. J. Davies: Anomalous Thrust Production from an RF Test Device Measured on a Low-Thrust Torsion Pendulum
H. G. White, P. March, J. T. Lawrence, J. Vera, A.Sylvester, D. A. Brady a P. Bailey: Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum, Journal of Propulsion and Power, DOI: 10.2514/1.B36120
a řada dalších zdrojů na internetu.
Psáno pro Kosmonautix a osel.cz
Ztichly bubny v Siamungale
Autor: Jaroslav Petr (22.03.2003)
I mistr tesař se někdy utne
Autor: Jaroslav Petr (11.06.2007)
Magnetická rezonance mimo zákon
Autor: Marta Vlasáková (28.09.2007)
O Úplavici aneb náš druhý nejslavnější neexistující vědec
Autor: Michal Konštacký (03.08.2009)
Záření mobilů zahání Alzheimera
Autor: Dagmar Gregorová (02.05.2010)
Známý psycholog odhalen jako podvodník astronomických rozměrů
Autor: Stanislav Mihulka (08.11.2011)
Diskuze:
Z fig.4 odkazovaného článku
Josef Hrncirik,2016-12-01 21:57:26
mě vyšel BW kýblu cca 0,7 milioktávy.
Znamená to, že Q kýblu je cca 2000 a že v něm duní cca 200 kW?
Došlo jim Ag, graphene and sapphire?
Josef Hrncirik,2016-12-02 16:31:43
Nedrtilo by se jim vacuum lépe v Ag cýblu s monokrystalem Al2O3 (podstatně kvalitnějším a tvrdším dielektrikem něž použitý plast) i mnohem ostřejším nejen píkem?
Potom by v kýblu snadno potichu duněl i 1 MW, zatím nemluvě o supravodivém kýblu.
Re: Došlo jim Ag, graphene and sapphire?
Pavel Brož,2016-12-02 17:13:14
Asi určitě. Nicméně, nerad bych budil dojem, že o tom něco více vím, dutinový rezonátor jsem měřil jenom jednou v praktikách, někdy před třiceti lety, a už vůbec si nepamatuji, jaké hodnoty mi vyšly. Raději jsem se teď podíval do Feynmanových přednášek z fyziky, díl dvě, v příslušné kapitole Feynman píše, že jsou-li vnější stěny vyrobeny z materiálu o velmi dobré vodivosti, např. ze stříbra, lze dosáhnout hodnoty i 100000 a více. Tedy bezesporu máte pravdu, ten pík lze určitě zúžit lepší volbou materiálu. Opět ale zdůrazňuji, že sám o tom moc nevím.
Toto predsa nemoze fungovat.
Richard Palkovac,2016-12-01 18:34:47
Ak som v lodke bez vesiel a nemozem dosiahnut na vodu rukami ani nohami a je bezvetrie, tak sa s tym clnkom nemozem nikam pohnut. Darmo sa budem snazit svojou vahou (jej prenasanim) prinutit clnok pohnut sa nejakym smerom, vzdy to bude len kusok tam a tolko isto naspat.
Jedine ak by som vyuzil trenie medzi vodou a povrchom lodky, pripadne by som mal specialnu plachtu (nieco ako kridla vtakov) a tou sa opieral o vzduch. Takymto nejakym sposobom funguje aj tento mokrovlnny pohon a v bezvahovom vakuu (vo vesmire) to fungovat nebude.
Radoslav Porizek,2016-11-30 23:38:13
Ono to zas nie je take jednoduche:
Zakon zachovanie hybnosti je ekvivaletny translacnej symetrii vesmiru (t.j. deje sa budu spravan rovnako nezavisle od miesta, kde prebiehaju).
Narusenie zachovania hybnosti by znamenalo narusenie translacnej symetrie.
.
Preto pojde na 99.99% systematicku chybu (podobne ako to bolo s nadsvetelnymi mionmi).
Re:
Pavel Brož,2016-12-01 12:59:25
Jenže zákony zachování, včetně zákonu zachování hybnosti, energie a dalších veličin, je jenom teoretický výsledek, který může být experimentálně ověřen vždy jenom s nějakou konečnou přesností. To je důležité vědět. Rozhodující je vždycky experiment, a pokud je mezi ním a teorií nesoulad, je to teorie která se musí přizpůsobit. I když samozřejmě to neznamená, že teorie se musí překopávat po každém chybném měření, musí to být dostatečně reprodukovatelný výsledek, aby bylo jasné, že tu teorii je nutno změnit.
Mimochodem, zákon zachování hybnosti ani energie neplatí dokonce ani teoreticky, pokud bychom je chtěli aplikovat na kosmologických vzdálenostech a kosmologických časech, na nichž už je nezanedbatelné rozpínání vesmíru. Tak např. v případě mikrovlnného reliktního záření se toto nezachování energie projevilo tak, že od dob jeho vzniku jeho energie řádově tisíckrát klesla.
Dále v některých modelech počítajících gravitační interakci rozsáhle delokalizovaných kvantových stavů při započtení efektů kolapsu vlnové funkce dochází také k maličkému narušení zákona zachování hybnosti, a stejně tak v některých teoriích tzv. objektivního kvantového kolapsu (nejedná se o interpretace kvantové teorie, ale o její rozšíření). Ty efekty jsou samozřejmě niterné a ani náhodou by nemohly vysvětlit ty hodnoty měřené na těch EM drivech, nicméně jako teoretická možnost to existuje.
Z toho důvodu nikdy nejde říct, že toto a toto nemůže nastat, protože stávající teorie říká něco jiného. Teorii lze totiž vždycky změnit, realitu už tak snadno ne.
Re: Re:
Radoslav Porizek,2016-12-10 19:36:18
Este raz a pomalsie:
Zakon zachovania hybnosti je ekvivaletny s translacnou symetriou. Takze ak by sa nezachovavala hybnost, existovali by vo vesmire vynimcne miesta, kde by fyzikalne zakony platili inac ako v okolitom vesmire.
To je v rozpore s tym, co o vesmire vieme - a sice ze fyzikalne zakony funguju vsade rovnako.
Pricom problemom by bolo sebetiternejsie narusenie, lebo podla neho by sa dala urcit vynimocna poloha s inymi fyzikalnymi zakonmi.
Samozrejme neda sa uplne vyplucit, ze to takto nakoniec nebude, ale vynimocne tvrdenia vyzaduju vynimocne dokazy. A tvrdenie ktore prekopava polku nasho poznania vyzaduje supervynimocny dokaz. Kludne stavim 10-tisic koren proti vasej tisicke, ze nakoniec zasa najdu chybu v experimente, podobne ako to bolo pri nadsvetelnych neutrinach.
Diskusia je o zakone zachovania hybnosti, nie energie. Tvrdenie, ze mikrovlnne ziarenie narusa zakon zachovania energie mi pride mimoriadne podozrive, ale nechcem odbacat od temy.
Co sa tyka narusenie zakona zachovania hybnosti pri kolapse vlnovej funkcie, tiez to znie dost pochybne: konkretne kde a ako sa hybnost narusuje (odkaz na rleevatny zdroj)?
Re: Re: Re:
Pavel Brož,2016-12-11 17:52:19
Dobrá, tak tedy ještě jednou a pomaleji, když jinak nedáte. Protože ale není opravdu v mých silách podat Vám odpovídající výuku obecné teorie relativity, kteroužto jste zjevně nepolíben, na což lze s jistotou usoudit podle toho, že nezachování energie u reliktního záření Vám přijde podezřelé, tak na úvod byste se měl juknout na tento popularizační článek, který vyšel před osmi lety v časopisu Vesmír, a v němž jeho autor vyvrací některé rozšířené mýty:
http://casopis.vesmir.cz/clanek/rozpinani-vesmiru-podle-soudobych-poznatku
V tom článku je zmíněno i to nezachování energie. Co se týče hybnosti, tak tu speciálně u elektromagnetického záření počítáme jako energii děleno rychlostí světla c, tedy z nezachování energie reliktního záření automaticky plyne nezachování jeho hybnosti.
Pojďme si ale nyní trochu rozebrat pravděpodobné zdroje Vašeho přesvědčení. Usuzuji, že máte nějaké povědomí o speciální teorii relativity, a také o teorému Emy Noetherové, viz např. zde:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%A9m_Noetherov%C3%A9
Problém je v tom, když se poznatky ze speciální teorie relativity slepě přenášejí do obecné teorie relativity. Zde spočívá vícero úskalí, z nichž zmiňme aspoň to, že jednak se pracuje v prostoročase, který není plochý (tj. nejde o Minkowského prostoročas), s tím souvisí i nezbytné nahrazení parciálních derivací derivacemi kovariantními, a v neposlední řadě interpretace fyzikálních výrazů známých ze speciální teorie relativity není v obecném prostoročase táž, jako v plochém prostoročase (tak např. veličiny, které se zachovávají v zakřiveném prostoročase, nemusí být identické s těmi, které coby zachovávající se veličiny známe ze speciální teorie relativity).
Nejprve jenom ukázkově rozeberu prvních pár Vašich vět – píšete:
„Zakon zachovania hybnosti je ekvivaletny s translacnou symetriou. Takze ak by sa nezachovavala hybnost, existovali by vo vesmire vynimcne miesta, kde by fyzikalne zakony platili inac ako v okolitom vesmire.“
Tak toto tvrzení obecně není pravda. Zaměňujete translační symetrii a symetrii prostoru vůči nějaké jiné grupě transformací. Tak např. na dokonalé kulové ploše neexistuje žádné výjimečné místo, a přesto tam translační symetrie neexistuje, pouze rotační. Tatéž rovnocennost bodů platí ale i na hyperbolickém prostoru s negativní křivostí, nám to tak sice opticky nepřijde, nicméně dá se matematicky dokázat, že všechny její body jsou pro odpovídající grupu transformací naprosto rovnocenné, tzn. žádný z nich není fyzikálně výjimečný ve srovnání s jinými body. I v tomto případě neplatí translační symetrie. To platí samozřejmě v libovolné vyšší dimenzi, nejen v dimenzi dvě. Jinými slovy v odpovídajících prostorech neexistuje žádné výjimečné místo, a přesto v nich neplatí translační symetrie.
Nyní se ale podívejme na hlavní úskalí při příliš přímočarém přenášení zkušeností ze speciální teorie relativity do obecné teorie relativity, a tím je to, že zatímco ve speciální teorii relativity pracujeme s parciálními derivacemi, v obecné teorii relativity je nahrazujeme derivacemi kovariantními. Tak např. zákon zachování energie a hybnosti je ve speciální teorii relativity vyjádřen nulovostí čtyřdivergence tenzoru energie-hybnosti:
(d/dx_ny) T_mi_ny = 0
kde T_mi_ny jsou složky celkového tenzoru energie hybnosti, d/dx_ny je parciální derivace podle x_ny, používáme Einsteinova sumačního pravidla. Indexy mi a ny (psáno foneticky, protože zde není možno použít řecká písmena) probíhají jednu časovou (označme jako x_0 = c*t) a tři prostorové souřadnice (x_1 až x_3). V případě elektromagnetického pole můžeme za T_mi_ny dosadit odpovídající tenzor energie-hybnosti elektromagnetického pole, jak je vyjádřen např. zde:
https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_stress%E2%80%93energy_tensor
Čtyřrozměrný tenzor energie hybnosti lze dekomponovat na 3+1 popis, který je bližší tomu, co známe z nerelativistické fyziky, tedy na třírozměrný Maxwellův tenzor T_i_j (latinské indexy i a j probíhají nyní jen tři prostorové souřadnice), potom na Poyntingův vektor S_i = c * T_0_i, a nakonec na hustotu energie elektromagnetického pole h = (1/2)[permit E^2 + (1/permeab) B^2], kde permit a permeab jsou permitivita a permeabilita vakua.
V 3+1 rozkladu pak můžeme původní čtyřdivergenci snadno přeformulovat do familiárně známé podoby rovnic kontinuity pro odpovídající hustoty a toky – pro hustotu energie a Poyntingův vektor tak dostaneme:
(d/dt) h + (d/dx_i) S_i = 0
a pro hustotu hybnosti a hustotu toku hybnosti potom:
(1/c^2)(d/dt) S_i + (d/dx_j) T_i_j = 0
(opět používáme sumační pravidlo přes opakující se indexy). Tyto zákony jsou standardním vyjádřením zákonů zachování energie a hybnosti v diferenciálních tvarech rovnic kontinuity. Ve speciální relativitě platí obecně pro jakýkoliv tenzor energie-hybnosti izolované soustavy, zde jsem pro konkrétnost uvedl tenzor energie-hybnosti elektromagnetického pole, nicméně stejné diferenciální rovnice platí pro jakýkoliv obecný tenzor energie-hybnosti izolované soustavy, pouze ten tenzor bude jinou funkcí polních či látkových veličin.
V těchto zákonech je důležité to, že mají formální tvar rovnice kontinuity, tzn. že mají tvar součtu, kde první člen je časová derivace, a druhý člen prostorová divergence (stačilo napsat divergence, přívlastek prostorová jsem dodal jenom pro sichr, aby bylo jasné, že nemluvím o prostoročasové čtyřdivergenci). Pouze pokud nějaké dvě funkce mají tu vlastnost, že časová derivace prvé plus divergence druhé dají nulu, tak teprve potom po vyintegrování přes uzavřenou prostorovou oblast dostáváme integrální zákon zachování nějaké veličiny, a zpětně můžeme ty dvě funkce interpretovat jako hustotu dané veličiny a hustotu toku téže zachovávající se veličiny. Tak např. v případě rovnice (d/dt) h + (d/dx_i) S_i = 0 se dá ukázat, že prostorový integrál z veličiny h = (1/2)[permit E^2 + (1/permeab) B^2] je energie elektromagnetického pole v dané oblasti, proto h můžeme interpretovat jako hustotu energie elektromagnetického pole a S_i jako hustotu toku energie tohoto pole.
Rovnice kontinuity nám zkrátka a dobře vyjadřuje, že se zachovává prostorový integrál přes funkci, která je v té rovnici derivována podle času. Podmínka nulovosti čtyřdivergence tenzoru energie-hybnosti je tedy jenom zkráceným zápisem čtyř rovnic kontinuity, kdy jedna je ekvivalentní zákonu zachování energie, a další tři jsou ekvivalentní zachování tří složek hybnosti.
V obecné relativitě jsou ale parciální derivace nahrazeny derivacemi kovariantními, které na ty parciální přecházejí pouze v případě plochého prostoročasu – a to není případ rozpínajícího se vesmíru. Rozpínající se vesmír je popsán Friedmann–Lemaître–Robertson–Walkerovou (krátce FLRW) metrikou, viz:
https://en.wikipedia.org/wiki/Friedmann%E2%80%93Lema%C3%AEtre%E2%80%93Robertson%E2%80%93Walker_metric#Cartesian_coordinates_2
V kartézských souřadnicích bychom tuto metriku mohli popsat pomocí metrického tenzoru g_mi_ny, který má nenulové komponenty pouze na diagonále, přičemž g_00 = -c^2, g_11=g_22=g_33=a(t)^2, kde a(t) je funkce času, která je závislá na etapě rozpínání vesmíru, blíže viz:
https://en.wikipedia.org/wiki/Scale_factor_(cosmology)
V současné etapě, ve které už cca 5 miliard let dominuje temná energie, je tato funkce úměrná exp(Ht), kde H je Hubleova konstanta a t je čas.
Nyní k tomu, jak původní čtyřdivergence dopadne v obecné teorii relativity. Snažil jsem se najít nějaký online zdroj, asi existuje ale nenašel jsem v rozumném čase, proto Vás odkážu na klasickou učebnici Základy obecné teorie relativity od Karla Kuchaře (bohužel ani ve Feynmanovi není obecné teorii relativity věnováno více než pár velice základních stránek). V této učebnici se nachází na straně 123 kapitolka Zákon zachování energie a hybnosti uzavřené soustavy v metrickém poli, a tam můžete ověřit, že původní čtyřdivergence po 3+1 dekompozici má tento tvar (s přihlédnutím ke tvaru FLRW metriky):
[1/odm(g)] (d/dt) [odm(g) h] + (d/dx_i) S_i = -(1/2)c [(d/dt) a(t)] T_i_i
(což je protějšek předchozí rovnice (d/dt) h + (d/dx_i) S_i = 0, a opět připomínám použití Einsteinova sumačního pravidla)
a:
(1/c^2) [1/odm(g)] (d/dt) [odm(g) S_i] + (d/dx_j) T_i_j = 0
(což je protějšek předchozí rovnice (1/c^2)(d/dt) S_i + (d/dx_j) T_i_j = 0).
Veličina g je determinant prostorové části metrického tenzoru (v učebnici zdůrazněno pomocí číslice 3 v závorce vlevo nad g). Z FLRW metriky snadno vidíme, že:
g = a(t)^6
Pokud by a(t) byla konstanta nezávislá na čase, pak by její derivace byla nulová, a obě rovnice by tedy přešly na tvar známý ze speciální teorie relativity, tedy na rovnice:
(d/dt) h + (d/dx_i) S_i = 0
(1/c^2)(d/dt) S_i + (d/dx_j) T_i_j = 0
které mají potřebný tvar rovnic kontinuity. Bohužel ale škálovací faktor a(t) je závislý na čase, proto se nevykrátí, a proto rovnice vzešlé z nulovosti kovariantní čtyřdivergence místo z nulovosti obyčejné čtyřdivergence nemají tvar rovnic kontinuity, a jim odpovídající integrální veličiny se nezachovávají.
Dlužno samozřejmě znovu zopakovat, že toto nezachování se projevuje až na kosmologických vzdálenostech a časech (což je např. případ toho reliktního záření, které tím časem myslíme 14 miliard let, a tou vzdáleností vzdálenost, kterou za tu dobu urazilo), na vzdálenostech až do velikosti místní kupy galaxií můžeme toto nezachování bez problémů zanedbat.
Jinak co se týče té Vaší sázky, klidně bych ji přijal, jenomže jste si asi nevšimnul, že já sám tvrdím, že ten jejich experiment je podvod. Pouze jsem Vám oponoval, že zákon zachování energie a hybnosti dokonce ani na úrovni teorie v některých extrémních případech neplatí, jako jsou třeba ty kosmologické vzdálenosti a časy v rozpínajícím se vesmíru.
Takže – bylo to dost pomalé, pobral jste to? Více zpomalit to pro Vás už opravdu nemůžu, to by se z toho komentáře stala učebnice obecné teorie relativity.
Re: Re: Re: Re:
Pavel Brož,2016-12-11 17:59:53
teď jsem jenom letmo kontroloval svůj text, ta stránka v Kuchařovi je 143, ne 123, omlouvám se. Karel Kuchař byl jedním z českých odborníků na obecnou teorii relativity, jeho učebnici Základy obecné teorie relativity vydala Academia v roce 1968, a dalo by se říci, že dodnes patří mezi nejoblíbenější české učebnice OTR.
Výborný článek, děkuji
Pavel Brož,2016-11-30 19:09:10
Děkuji autorovi za vynikající článek, jako vždy velice erudovaně zpracovaný.
Pouze jsem se pozastavil – to ale není výtka Vladimíru Wagnerovi – nad zmínkou, že autoři měření v NASA se při svých snahách o teoretické podložení případného pozitivního výsledku opírají o Bohmovu interpretaci kvantové fyziky (známá také jako teorie vlny-pilota). Bohmova interpretace ale nic takového nepřipouští. Bohmova interpretace je totiž co se týče všech možných fyzikálních výsledků ekvivalentní všem ostatním interpretacím kvantové teorie (tzn. že fyzikální vyvrácení jedné interpretace logicky vyvracuje i všechny ostatní fyzikálně ekvivalentní interpretace), tzn. že ačkoliv její popis je diametrálně odlišný od např. takové kodaňské interpretace anebo od tzv. mnohasvětové interpretace, experimentální výsledky předpovídá identické jako ostatní interpretace. A žádná z těchto interpretací není v konfliktu se zákonem zachování hybnosti.
Prostudoval jsem proto onen referovaný článek autorů z NASA, tj. zdroj:
H. G. White, P. March, J. T. Lawrence, J. Vera, A.Sylvester, D. A. Brady a P. Bailey: Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum, Journal of Propulsion and Power, DOI: 10.2514/1.B36120 http://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.B36120
V něm jsem našel ony zmínky o teorii vlny-pilota, jaké zřejmě už přede mnou našel Vladimír – nacházejí se v diskuzi toho zdroje (část 10. Discussion). Tam jsem získával čím dál větší pocit, že autoři v té diskuzní části pečou dort pejska a kočičky – bez nějakého ladu a skladu se tam smíchávaly nesourodé zmínky o de Brogliem, Madelungovi, Bohmovi, von Neumannovi, Casimirovi a Bellovi, už jen Albert Einstein mi tam chyběl. Pak jsem při tom čtení narazil na odkaz na další práci od prvního z autorů toho článku o experimentu v NASA, H.G.Whitea (napsal ho ještě s dalšími šesti spoluautory):
Dynamics of the Vacuum and Casimir Analogs to the Hydrogen Atom http://file.scirp.org/pdf/JMP_2015082414431358.pdf
tak to je opravdová fyzikální tragédie. H.G.White je vynikající experimentátor, to klobouk dolů, ale jako teoretik nestojí ani za starou bačkoru. Ve svém článku nesourodě motá dohromady energetické hladiny atomu vodíku, z jejichž energií z neznámého důvodu počítá objemové hustoty, které následně znovu dělí poloměrem, čímž logicky dostane závislost 1/r^4, o ní nějakým mentálním saltem prohlásí, že je podobná závislosti Casimirovy síly, a jelikož mu to neštymuje, dokopne tam faktor 1/3 s v dané chvíli naprosto nečekaným odkazem na Friedmannovu rovnici rozpínání vesmíru a poznámkou, že pro zrychlené rozpínání vesmíru je nezbytné, aby ve stavové rovnici hmoty vesmíru byl mezi energií a tlakem faktor limitovaný také to jednou třetinou. Teoretikům se protáčejí bulvy, pomalu si balí svá fidlátka a zapisují se na rekvalifikační kurzy astrologie, numerologie a tarotu, protože v takové situaci je naprosto zbytečné snažit se popisovat svět za použití fyzikálních zákonů omezených nemilosrdnými obručemi matematiky a logiky.
Znovu zdůrazňuji, nic proti H.G. Whiteovi coby výbornému experimentátorovi. Ale jeho teoretické vývody, ačkoliv jsou v nich časté zmínky o teorii vlny-pilota, Casimirově síle, atd., s těmito nemají pranic společného, prostě proto, že White smatlá bez logické souvislosti všechno do jednoho hrnce. A to je také vysvětlení té počáteční záhady, na kterou jsem při čtení toho Vladimírova článku narazil. Takže dvě Vladimírovi věty:
„I autoři článku o měřeních provedených v laboratoři NASA se tak obracejí k nestandardním a exotickým kvantovým hypotézám. V tomto případě se opírají o Bohmovu interpretaci kvantové fyziky (teorii pilotní vlny).“
by možná bylo lépe chápat jako:
„I autoři článku o měřeních provedených v laboratoři NASA se tak obracejí ke svým vlastním nestandardním a exotickým kvantovým hypotézám, přičemž se odvolávají na (jednu ze standardních a už vůbec ne exotickou) Bohmovu interpretaci kvantové fyziky (teorii pilotní vlny), která je v tom ale úplně nevinně.“
Jinak ale znovu děkuji Vladimírovi za výborný článek.
Re: Výborný článek, děkuji
Vladimír Wagner,2016-11-30 21:10:49
Díky Pavle za příspěvek. Tvoje pochopení mých dvou vět je dost přesně. Mám dojem, že nejen tito autoři, ale asi zatím všichni, u kterých jsem se setkal se snahou vysvětlit případný tah vznikající v měděném trychtýři s generátorem mikrovln pomocí kvantových hypotéz používají pojmy "virtuální částice", "energie vakua", "Casimirova síla", "teorie vlny pilota" ... úplně volně spíše jako exotické výrazy v nějakém ezoterickém popisu. Ono je to podobné i v těch internetových diskuzích okolo toho. Většinou zde není žádná aspirace vytvořit alespoň trochu logicky fungující (i když chybný) model, který by umožnil předpověď. Je to spíše ve stylu patláma patláma.
To Shawyerův model, i když je, alespoň podle mě, principiálně špatně, má alespoň svou jistou logiku, dá předpověď, kterou lze testovat. No a experimentální data jej vyloučila.
Re: Re: Výborný článek, děkuji
Vladimír Wagner,2016-11-30 21:20:32
To byl také důvod, proč jsem jakékoliv rozbory kvantových interpretací, kromě těch dvou vět ze svého článku vyřadit.
Re: Re: Výborný článek, děkuji
Pavel Brož,2016-11-30 22:04:18
Ano, to si myslím že je přesné přirovnání s tím ezoterickým popisem. Ezoterika je ale aspoň taková jednoznačná zóna, tam i když člověk slyší termíny jako energie, vibrace, kosmický, neredukcionistický, tak stejně z kontextu i jako laik rychle pozná, že řeč není o fyzikálních pojmech, i když se jimi ti ezoterici snaží vyvolat dojem vědeckosti. Pak ale ještě bohužel existuje taková šedá zóna, a v ní se šermuje pojmy jako virtuální, kvantový, vakuum, entanglovaný, atd., a tam laik většinou šanci poznat, že jde o blud, nemá vůbec žádnou. V této šedé zóně pak mohou úspěšně operovat takoví ti vynálezci zázračných zdrojů energie, zázračných pohonů, a mnoha jiných vymožeností, které skeptici lidem vůbec nepřejou a proto jim je haní.
Nicméně také souhlasím s tím, že pořád ještě je lepší model, byť nakonec špatný, ale přece jen testovatelný. To se nakonec musí i těm nešťastným EMdrivům nechat, že aspoň se dají experimentálně testovat, i když to trvá léta, než se to otestuje s dostatečnou přesností, aby se to potvrdilo či vyvrátilo. To taková teorie strun po více než půlstoletí své existence stále žádnou reálně testovatelnou předpověď nepředvedla (myšleno předpověď, ve které by se pouze neodkazovala na výsledky, které umí předpovědět standardní model). Zmiňuji to proto, že velká část současných studentů teorie superstrun tuto berou už jako nezvratný fakt. Přitom je to vlastně za současného zoufalého stavu experimentálních potvrzení originálních strunových předpovědí vlastně také jakási forma ezoteriky.
Zkrátka je to o té rovnováze. Teorie bez dostatečného kontaktu s experimentem je pouhou vírou. Experiment bez dostatečného kontaktu s teorií zase čas od času plodí ty vynálezce perpetuí mobile, někdy dokonce komerčně úspěšné. Tak mě napadá - jak je tomu vlastně s tou slavnou italskou fúzí v tom válečku?
slabé vakuum
Stanislav Florian,2016-11-30 12:34:12
Článek píše:
"Předpokládá se, že se tímto specifickým tvarem vytváří rozdíl tlaku na předním a zadním konci zařízení. Ve směru k menšímu konci se tak má generovat sice velmi malý, ale podle některých experimentů znatelný tah."
Ano. Napřed je asi třeba hledat jednoduché příčiny, tedy v tvaru..Předpokládám, že trychtýř je na obou koncích uzavřen deskami, jsou tam nějaké matky na obrázku.
1) Mikrovlnná létající trouba má úniky mikrovlnného záření ( skrz obal), větší zadní plocha odopovídá větším únikům, čímž vzniká tlak dopředu.
2) Vakuum je vždy částečné, takže princip Crookesova mlýnku : mikrovlny uvnitř se odrazem (podobně jako u zrcadla) dostávají více k širší zadní části. Ta se více zahřeje a od ní zbytkové molekuly v neúplném vakuu venku narážejí více do zadní stěny. Kromě toho je zadní strana větší a má větší počet těchto srážek. Už samotný fakt, že vpředu je rezonátor a vzadu ne hovoří pro velmi různý průchod vlnění pro oba směry. Mikrovlnku tvaru koule ani nikdo nezkoušel, asi lze rovnou lze předpokládat, že nepoletí.
3) Trouba je měděná ( dobrá tepelná i elektrická vodivost, hladký povrch vhodný pro odraz vlnění), blesky známé z kovových předmětů v mikrovlnce asi vznikají uvnitř. Než bořit fyziku a zákon zachování energie, tak snad vyzkoušet jiné třeba i nekovové materiály.
4) Zákon zachování energie platí pro izolovaaný ( úplně pro úniky energie uzavřený) systém, což měděná kónická nádoba , kde " je konec s menším průřezem uzavřen dielektrickým rezonátorem" těžko bude. Zvlášť, když se do toho uzavřeného systému energie dodává. Uzavřený systém to může být v prvním přiblížení leda s rezonátorem dohromady. Což nevylučuje možnost, že energie proudí od rezonátoru dozadu. Jak může být tento systém energeticky uzavřený, když se dodává energie zevnitř baterií energie chemická ( baterie musel někdo před tím nabít) nebo zvenku energie elektrická nebo solární třeba z panelů v kosmu.
Re: slabé vakuum
Vít Výmola,2016-11-30 13:51:51
1)2) I pokud by mikrovlny unikaly, pak vámi popisované jevy jsou principiálně stejné jako v článku zmiňované fotonové pohony nebo sluneční plachetnice. Naměřená síla je několikařádově vyšší než by tomu odpovídala.
3) I pokud vevnitř trouby vznikají výboje, pak to nijak nevysvětluje problém. Jsou-li vevnitř izolované nádoby, neměly by vyvozovat žádný tah.
4) V prvé řadě jde o zachování hybnosti, nikoliv energie. Kudy proudí energie (mikrovlny, elektřina, cokoliv), na to nemá vliv jestliže jdou přívody dostatečně mechanicky volné, což jsou - nevím přesně u jak kterého experimentu. Jeden měl například kontakt přes vodivou tekutinu (asi rtuť).
Re: Re: slabé vakuum
Josef Hrncirik,2016-11-30 14:11:38
Rtuť je přísně zakázána.
Přívod je ekologioký, durch galistan.
Re: Re: slabé vakuum
Stanislav Florian,2016-11-30 16:47:45
Neznám detaily přívodů energie, ale zádrhel hledat i tam je třeba. Myslím ale, že nejde v izolovaných soustavách nadřazovat zachování hybnosti ( případně momentu hybnosti v točivých soustavách) zákonu zachování energie. Zákony buď platí nebo ne, ne tak nějak někdy.
Neříkal jsem, že výboje a ionty uvnitř trouby vyvolávají tah, bylo by to jako rozjíždět auto foukáním na přední sklo. Říkal jsem, že tam výboje asi jsou. Zákon zachování hybnosti platí u sil akce a reakce.
Nejeví se mi princip vnitřně MIKROVLNNÉ létající trouby shodný se sluneční plachetnicí, kde jde o VNĚJŠÍ fotony, které odrazem udělují plachtě opačný impulz.
Re: Re: Re: slabé vakuum
Petr Kr,2016-11-30 17:20:07
Upřesním:
Fotony odražené = sluneční plachty
Fotony vyzářené = to, s čím se tu v článku operuje
Re: Re: Re: Re: slabé vakuum
Vladimír Wagner,2016-11-30 17:46:41
Ještě pro pana Floriana doplním. Odraz slunečních fotonů (v ideálním případě) reprezentuje tah 0,0066 mN pro výkon 1kW, změna hybnosti fotonu při odrazu (a přenesená hybnost) je dvojnásobek jeho hybnosti, kterou měl. Pokud tedy máme sluneční plachetnici v blízkosti Země, kde je dopadající výkon na čtverečný metr dán sluneční konstanto zhruba 1,4 kW/m2, dostaneme ideální tah na metr čtverečný O,0092 mN. Podrobněji viz článek o slunečních plachetnicích: http://www.osel.cz/8921-kdy-budou-potreba-kapitani-slunecnich-plachetnic.html .
Pro vyzařování fotonů, kdy je změna hybnosti pouze jedenkrát hybnost vyzářeného fotonu, je tah na jednotku výkonu 0,0033 mN pro výkon 1kW. V tomto případě jde o fotonovou raketu. Fotonovou raketou je i mikrovlnka vyzařující mikrovlny, ovšem její výkon a odpovídající tah je hrozně malý oproti výkonu a tahu fotonové rakety využívající pro produkci fotonů anihilaci a popisované ve SF textech.
Re: Re: slabé vakuum
Stanislav Florian,2016-11-30 17:10:32
http://www.osel.cz/2101-rozlucte-se-s-gravitaci-je-tu-mikrovlnny-motor.html
Autor Zikmund, psáno 2006, žádný únik záření z uzavřené nádoby nebyl pozorován. Vysvětluje pojem skupinová síla a kvantově mikrovlnné záření jako vlnu-částici. Dále :"
V případě prototypu EmDrive je uzavřená rezonanční dutina širší na jednom konci než na druhém. Matematická analýza ukazuje, že skupinová rychlost je vyšší na širším konci než na tom úzkém a tudíž vzniká "čistá síla" (net force) vyzařovaná z širšího konce. Tato síla je úměrná efektivitě, se kterou dutina rezonuje, neboli kolikrát se vlna odrazí, než ztratí na síle. Tento ukazatel Shawyer nazývá Q"
Re: Re: Re: slabé vakuum
Vladimír Wagner,2016-11-30 17:50:09
Ovšem tato představa Shawyera neodpovídá standardní teorii elektromagnetického pole a navíc byly předpovědi jeho modelu vyvráceny pozorováním jak Číňanů tak NASA.
Re: Re: Re: Re: slabé vakuum
Stanislav Florian,2016-11-30 19:24:49
Děkuji.
Chápu, že odraz částice a emise částice-vlny je něco jiného.
Vyvrácení představy Shawyera bylo i zde ve Vašem článku, ale nějak jsem nechápal, co vlastně vyvrátili.
Rozdíly teplot přední a zadní stěny jsem nenašel, že by byly uváděny. Kdyby zadní stěna byla teplejší, tak efekt Crookesova mlýnku by byl možný.
Dokázat v té troubě neplatnost zákona zachování energie při obrovském dodávání energie a nepatrných výstupech mi připadá skoro nemožné.
Mikrovlny se přivádí ze předu a odráží se dozadu od trychtýře. Kdybych to dělal s proudem vody, trychtýř poletí dopředu. Výslednice sil na šikmé stěně směřuje kolmo ke stěně, tedy mírně dozadu, síla reakce požene dopředu směrem k užší části. V uzavřené soustavě ale bude součet hybností nulový.
Je otázka, zda zda sluneční panel jako zdroj + létající trouba jsou uzavřená soustava. Energeticky určitě ne. Takže mi připadá, že zakopaný pes je v tom, že přední deska vysílá trvale dozadu směrovaný impulz mikrovln a energii bere ze Slunce.
Jak může systém létající trouby nic nevysílat, když se do něj stále energie pumpuje? To je čisté perpetuum mobile, energie se bez ztrát mění na práci ( pohyb trouby).
Re: Re: Re: Re: Re: slabé vakuum
Vladimír Wagner,2016-11-30 21:16:39
Shawyer pomocí svého modelu předpovídá velikost tahu na jednotku výkonu. Ta by podle něj měla mít velikost, kterou pozoroval ve svých původních experimentech a kterou v prvních experimentech pozorovali Číňane. Ovšem experimenty NASA a nové Číňanů ukázaly, že velikost případného efektu je o více než dva řády menší, takže možnost platnosti Shawyerova modelu vyloučily.
Hezký souhrn
Pavel Šafránek,2016-11-30 12:20:18
Velmi čtivý příspěvek a hlavně hezký souhrn. Líbí se mi, že autor se snažil o vyvážený a nezaujatý pohled.
Nebylo by v historii vědy poprvé, kdy se díky snažení něco objevit či dokázat následně objeví zcela něco jiného a s mnohem větším dopadem pro vědu. Tak uvidíme co nás čeká. Doufám, že se zde na oslu objeví příspěvek, který nám laikům vysvětlí, co že to ti vědci vlastně nakonec zjistili :-)
Nemusí odporovat fyzice
Vít Výmola,2016-11-29 20:34:40
Děkuji za skvělý článek a za odkaz na přednášku, hned si ji pustím!
Přihazuji svůj komentář z kosmonautix.cz:
Komentářem teď nechci tvrdit, že EM pohon funguje, přestože bych si to, stejně jako pan Wagner, přál.
Jsem ale přesvědčen, že POKUD funguje, tak neporušuje ani zákon akce a reakce, ani zákon zachování hybnosti. Pouze neznáme a nemáme popsaný fyzikální jev, který tah vyvozuje.
Pomůžu si analogií: Představte si, že vůbec neznáme elektromagentické pole a někdo i bez jeho znalosti postaví lineární elektromotor. Ten bude evidentně fungovat, přestože z vozíku nebude „nic unikat“, a budeme měřit reálné síly na vozík působící, přestože se nebude „o nic opírat“.
Určitě nikdo nemůže tvrdit, že známe z fyziky úplně všechno a že můžeme vyloučit nové objevy, včetně převratných. To jistě není žádný důkaz ničeho, ale němeli bychom kategoricky odmítat jevy, podpořené experimenty. Uvidíme, jestli takové průkazné experimenty další testování EM pohonu přinese.
Mimochodem, když jsem se nedávno s panem Wagnerem bavil, sliboval další část svého pojednání o kosmických pohonech, tentokrát těch (téměř) Star Trekových. Doufám, že bude mít odvahu a kontroverzní EM pohon tam zmíní. 🙂
Re: Nemusí odporovat fyzice
Alexandr Kostka,2016-11-30 05:34:02
Přesně, tvrdit že známe z fyziky vše je očividně nesmysl, existují kvantové jevy, patrně existují i neznámé částice, skoro jistě existují i další neznámé (temná hmota, fyzické projevy antihmoty jiné než anihilace) legrácky. Kdo ví kam jejich výzkum povede. PS: s dostatkem energie (a supravodiči) by teoreticky nejsnadnějším reaktivním pohonem bylo chytání ve vesmíru přítomného vodíku. A je naprosto jedno, jestli jej pak "jen " urychlíte na rychlost světla a vystřelíte dozadu nebo jestli jej dle L. Nivena budete stlačovat až k termonukleární reakci.
Re:Zahřívací kolo. Nesmí odporovat fyzice.
Josef Hrncirik,2016-11-30 11:29:15
Ani sušení odstředěných domácích miláčků, ani ohřev vzduchu či vakua v mikrovlnce.
Předpokládám, že z Cu vědra lijí do? evakuované mikrovlnky řekněme cca 100 W.
Mizí oknem z komory, nebo něco ohřívají?
Re: Re:Zahřívací kolo. Nesmí odporovat fyzice.
Josef Hrncirik,2016-11-30 14:14:26
Nebo se tam stále zvyšuje tlak záření?
Re: Re:Zahřívací kolo. Nesmí odporovat fyzice.
Cogito Ergo Sum,2016-11-30 14:29:46
1)Příspěvek odstředěných domacích miláčků bazálním metabolismem bude asi 0.
2)Hannibal Inc. ante portas.
3)Dobrá otázka, co se s těmi watíky děje.
4)Co to do nás na základce hustili? F=p*S?
Re: Re: Re:Zahřívací kolo. Nesmí odporovat fyzice.
Josef Hrncirik,2016-11-30 14:44:11
MW záření se odráží od stěn vakuové komory nenatřené zneviditelňující barvou i zevnitř a dielektrickými ztrátami ohřívá PVC isolaci kritických přívodů.
Re: Re: Re: Re:Zahřívací kolo. Nesmí odporovat fyzice.
Josef Hrncirik,2016-11-30 17:32:53
Pochopitelně za předpokladu, že photony z vědra (resonanční kavity (kýblu) s vysokým i. Q) tryskají dírkami o 1,5 řádu menšími než jich vlnová délka) a mohou být ev. odčerpány turbovývěvou.
Pokud ovšem prostupují pouze jako Kazimírova virtuální pára, potom se nezastaví před ničím.
Re: Re: Re: Re:Zahřívací kolo. Nesmí odporovat fyzice.
Cogito Ergo Sum,2016-11-30 18:33:19
Izolaci upečeme do zlatova, servírujeme s červeným vínem pokojové teploty?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
