洛林大学工程师学院
为什么今天第一句要引用牛顿？显然，我接下来要说的和牛顿定律有关。不知道大家有没有听说过EmDrive？这个东西曾经以“几周后抵达火星”的标题占据了科技新闻的头条。为什么？因为它很神奇，没听过也没关系。先说说EmDrive是什么！然后回顾一场科学史上的科学闹剧，再反思EmDrive。
EmDrive是什么？为什么违反了我们的基本定理？
EmDrive全称电磁驱动。从名字上看，这种螺旋桨不需要传统意义上的液体或固体燃料，而是使用电力！
EmDrive原型
这种推进器有一个特殊的微波腔，依靠太阳能提供的动力，维持腔内反射的微波能量，向外产生推力，没有任何质量或能量逃逸。这句话很关键:没有能量逃逸，我们都知道火箭是如何获得推力的。它们依靠强大的化学能向外注入能量，在空腔内产生高压区和低压区提供动力！这和放气球的原理是一样的。
乍一看，EmDrive违反了已知的物理定律、牛顿第三定律和动量守恒定律。牛顿第三定律告诉我们，当你对一个物体施加一个力时，这个物体会对你施加一个大小相等方向相反的力。如果两个溜冰者质量相同，脚底与冰面的摩擦力为零，那么他们初始状态的总动量为零。如果它们互相推动，就会得到一个初始动量，但方向相反，系统的总动量仍然为零。这是我们的物理学常识！EmDrive的工作原理就像你可以把自己举起来，你可以把对方踩上天。那EmDrive这种无燃料螺旋桨是怎么着火的呢？因为已经被一些实验室验证过了。
Emdrive的概念是电子工程师Roger Shawyer在1999年提出的，到2016年，已经有四个独立的实验室做出了机器，并被证明具有真正的驱动力。其中包括西北工业大学航天学院的杨娟团队，以及在科学界引起轰动的美国国家航空航天局Eagleworks实验室。
当实验与理论相悖时，我们该怎么办？
本质上，物理学是一门实验科学。因此，如果实验结果与我们自认为了解的理论相反，那么需要解释的是理论，而不是实验。毕竟实践是检验真理的标准！
当然，除非实验中存在一些不清楚的问题，无论这些问题是由欺诈、粗心、设备故障还是一系列其他错误造成的。科学上有句话:非同寻常的主张需要非同寻常的证据！所以我们需要考虑以下几点:
当一个实验给出的结果无法被理论预测或承认时，我们必须非常警惕，确保实验结果不会出错。
这意味着我们必须考虑并量化不确定性的所有来源，包括统计误差(取决于有多少数据点)和系统误差(实验设置中的固有误差)。
独立验证和重现实验结果是重要和必要的，这意味着我们已经详细解释了实验设置和方法，其他任何人都可以通过这种方法用适当的设备独立获得实验结果。
历史上的n射线闹剧，简直是一片喧嚣！
其实科学上有很多乌龙实验，有些是设备故障，有些是人为因素，甚至有些不纯的人参与了某种利益，实验也会有问题！中微子超光速的实验，相信你也听说过。当时也在科学家中引起轩然大波，直接威胁到相对论的基础，但后来证明是实验中的误差造成的。在历史上，还有一个你可能没听说过的例子，可以追溯到100多年前:N射线。这是科学史上一个引人注目的重大“病态”案例，充满了急于求成、民族主义和恶意造假的因素，是科学史上的一场闹剧。
x射线为我们所熟悉。它是一种高能电磁辐射，能直接穿透人体皮肤和身体，但不能穿透骨骼。早在20世纪初，许多物理学家就对不同波长的光进行了实验，以了解它们在各种情况下的行为和特征。其中一项研究试图使X射线偏振。作为实验的一部分，需要建立火花隙。火花隙的工作原理很简单。两个电极相隔一定距离。当电极间的电压超过电极间介质(包括空气)的击穿电压时，就会产生跳过间隙的火花。
法国著名物理学家布朗洛(Brownlow)发现了一个非常奇怪且出乎意料的结果:当他把这个间隙放进X射线束时，火花的亮度莫名其妙地增加了。布朗洛将这种效应归因于一种迄今尚未发现的被称为N射线的辐射形式。为什么是N？这都是人起的名字，因为实验是在法国洛林大学做的，其中一个是南锡的一个大的。
上图:N射线在小电火花上的动作摄影，布朗·德劳特1904。
当时成功发现这些效应的科学家有120人。毫不奇怪，这些科学家都是布朗·德劳特周围的法国科学家。当时出于团结和民族自豪感，也为了和英国人竞争，提高法国在科学界的地位，把主观臆断当成客观事实，上演了一场造假闹剧。就在N射线的声势越来越大的时候，其他国家的科学家也加入了研究，却没有一个理想的实验结果！
这些影响的程度在不同的实验中有很大的不同。
当时，一些顶级科学家也做了实验，包括开尔文勋爵、海因里希·鲁本斯和罗伯特·伍德，结果都无效。
然而，N-ray的研究人员(法国科学家)仍然声称他们看到的结果是真实的，并提出证据来争论电火花亮度变化的成功拍摄。最终争论激烈，于是《自然》杂志委托罗伯特·伍德(robert wood)到南锡大学布朗·德劳特勒实验室(Brown Delautre Laboratory)亲自见证N-ray的演示，看看是否属实。
罗伯特·威廉斯·伍德的照片，拍摄于1910。
然而伍德看到的却是史上最高水平的科学造假。在布朗·德劳特勒演示之前，伍德趁室内一片漆黑，悄悄从实验装置中拿出一个棱镜，然后用一块木头代替了一个金属锉(一个假想的N射线发射器)。
然而，当Damblanc Delautre演示时，他仍然声称在火花隙中检测到了N射线。此后不久，1904年9月，伍德在《自然》杂志上发表了他的研究成果。他说:
“在花了三个多小时观看各种实验后，我不仅不能报告任何表明N射线存在的观测结果，而且坚信少数获得N射线实验结果的实验者某种程度上是一种欺骗。”
现在，让我们回到今天的Emdrive(无燃料螺旋桨)。
那你到底是怎么说EmDrive的实验的？
中国队，一个英国发明家和Guido Fetta做了三个不同版本的EmDrive。推测这三个版本给出的推力结果不同，相差500倍左右。
美国国家航空航天局进行的“测试”设备(扭摆)对10至15的最小推力阈值非常敏感，“结果”显示检测到的推力在30至50之间。
最后(也是最致命的)，EmDrive的一个“真”版本和一个“空”版本都在扭摆上进行了测试，预计真版本会产生推力，而空版本不会。但是结果显示两个版本的效果是一样的。
来自美国国家航空航天局的报告摘要:
“在两个试验件上都观察到了推力，尽管其中一个试验件最初设计时不产生推力。具体来说，一个测试项目包含内部物理修改，以便产生推力，而另一个没有(后者被称为“空”测试项目)。
换句话说，美国国家航空航天局也证实了“不可能的”空间驱动。
EmDrive没有得到美国国家航空航天局的确认；根据美国国家航空航天局(美国国家航空航天局)的说法，EmDrive与“空”设备没有什么不同。后来德国科学家证明，推力并非来自EmDrive本身，而是导线与接头区域的电磁相互作用提供了一个很小的推力。
虽然EmDrive在理论上有不可避免的缺陷，但我们不会因为理论上的缺陷而称EmDrive为“民科”。因为物理学本质上是一门实验科学，一个好的实验甚至可以推翻或否定最优雅的理论。但是从实验的角度来看，EmDrive确实有一个很大的问题，因为:
实验结果并不可靠，因为EmDrive不可能被不同团队完全相同或相似地复制。实验结果会有偏差，没有人能确凿地证明他们的发动机能像理论上描述的那样运转。
结果并不重要，因为EmDrive无法与应该给出“空”结果的设置区分开来。(这可能证明还有其他不为人知的实验漏洞。)
德国科学家证明，这是由于电磁泄漏。
这里我们想到了N-ray的例子，这是每个追求真理的科学家的噩梦:虚假信息冒充科学，侵蚀公众对科学本身的信任。科学最大的作用就是能够自测、自省、自纠！