Asymmetries in electromagnetic interactions: A virtual-wire model for reactionless propulsion with preliminary experimental validation

على مر قرون، كانت القاعدة الأكثر موثوقية في الميكانيكا هي أن لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. إذا دفعت عربة، فإن العربة تدفعك بالمقابل؛ وإذا قذف صاروخ غازات ليدفع نفسه للأمام، فإن الغاز يدفع الصاروخ في الاتجاه المعاكس. هذا المبدأ، المعروف بقانون نيوتن الثالث، يشير إلى أن تحريك شيء ما دون الدفع ضد شيء آخر هو أمر مستحيل. ومع ذلك، في مجال الكهرباء والمغناطيسية، تبدو القصة أكثر تعقيداً. فبينما يظل الزخم الإجمالي للنظام محفوظاً دائماً، يمكن لهذا الزخم أن يتوزع بين الأجسام الصلبة والمجالات غير المرئية التي تحيط بها. وأحياناً، لا تتوافق القوى بين التيارات الكهربائية بشكل مثالي، أو تصل في أوقات مختلفة، مما يخلق خللاً طفيفاً. ولقد تساءل العلماء لعقود عما إذا كان يمكن تسخير هذه الخصائص لابتكار نوع جديد من المحركات—محرك يتحرك دون التخلص من الوقود أو الدفع ضد الهواء.

يستكشف دراسة حديثة أجراها الباحث "يونغ لي" هذا الاحتمال من خلال النظر في نوع معين من الملفات الكهربائية التي ليست دائرة كاملة. تخيل حلقة سلكية بها فجوة، مثل حرف "C" بدلاً من حلقة مثالية. عندما يتدفق التيار عبر مثل هذا الشكل، فإن القوى داخل السلك لا تلغي بعضها البعض كما يحدث في الحلقة المغلقة. يقترح المؤلف طريقة جديدة لفهم هذه الظاهرة، مشيراً إلى أن الجزء المفقود من الدائرة يعمل كوصلة "افتراضية" تحمل قوة التوازن بطريقة لا يمكننا رؤيتها. ومن خلال بناء نموذج حول هذه الفكرة، تحاول الدراسة شرح كيف يمكن أن ينشأ دفع صافٍ، أو قوة دفع، من دائرة مفتوحة دون انتهاك قوانين الفيزياء الأساسية. يجمع البحث بين إطار نظري جديد وسلسلة من التجارب الدقيقة لمعرفة ما إذا كان من الممكن قياس هذا الدفع فعلياً.

يعتمد جوهر التحقيق على مفهوم يسمى "عدم تماثل الناقل". في حلقة كهربائية قياسية مغلقة، تلغي القوى الناتجة عن التيار بعضها البعض تماماً، مما يترك الحلقة دون حركة صافية. ومع ذلك، إذا كُسرت الحلقة لإنشاء دائرة مفتوحة، فإن هذا التوازن المثالي يختل. ويجادل الباحث بأن السلك المادي المتبقي يتعرض لقوة صافية لأن قوة رد الفعل، التي كان من المفترض أن يشعر بها الجزء المفقود من السلك، يتم حملها بدلاً من ذلك بواسطة المجال الكهرومغناطيسي نفسه. ولتفسير ذلك دون كسر قواعد الفيزياء، تقدم الدراسة نموذج "السلك الافتراضي". وهو أداة ذهنية حيث يتم ملء الفجوة في الملف بسلك وهمي عديم الكتلة لأغراض الحساب. يمتص هذا السلك الوهمي قوة رد الفعل، مما يسمح للملف المادي بالتحرك في الاتجاه المعاكس. يظل الزخم الإجمالي للنظام محفوظاً لأن الملف المادي يكتسب زخماً بينما يكتسب المجال الكهرومغناطيسي في الفجوة مقداراً مساوياً في الاتجاه المعاكس.

لاختبار مدى صمود هذه النظرية في العالم الحقيقي، قام الباحث ببناء إعدادين تجريبيين مختلفين. استخدم الجهاز الأساسي ملفاً على شكل حرف C مكوناً من 12,000 لفة من سلك رفيع، مع فتحة فجوة تبلغ 70 درجة. تم تشغيل هذا الملف بإشارة كهربائية عالية التردد تبلغ 100 مليون دورة في الثانية، باستهلاك حوالي 5 واط من الطاقة. تم تعليق المجموعة بأكملها، التي تزن 270 جراماً، كبندول من خيط طوله 1.3 متر. كان الهدف هو معرفة ما إذا كان تشغيل الكهرباء سيؤدي إلى تأرجح البندول. ولضمان أن أي حركة لم تكن ناتجة عن الاهتزازات من المفتاح، أو تيارات الهواء، أو المجال المغناطيسي للأرض، أجرى الباحث عدة اختبارات ضبط. شمل ذلك محاكاة عمل المفتاح دون تشغيل الطاقة فعلياً، وتدوير الملف ليوجه نحو اتجاهات مختلفة: شمال، جنوب، شرق، وغرب.

أظهرت النتائج نمطاً متسقاً يطابق التنبؤ النظري. عندما تم تشغيل الطاقة، تحرك البندول، ولكن ليس فوراً. كان هناك تأخير لمدة ثانيتين إلى ثلاث ثوانٍ قبل بدء الحركة، وبعد قطع الطاقة، لم تتوقف الحركة فوراً بل تلاشت تدريجياً خلال فترة مماثلة. يشير هذا التأخر إلى أن القوة ليست مجرد دفع لحظي بسيط من ضغط الإشعاع، بل هي شيء يتراكم ويتلاشى بمرور الوقت، وهو ما يتوافق مع فكرة تخزين الطاقة في المجال الكهرومغناطيسي بالقرب من الفجوة. والأهم من ذلك، كان اتجاه الحركة دائماً معاكساً للاتجاه الذي تواجهه الفجوة. فعندما كانت الفتحة تتجه شرقاً، تحرك الملف غرباً؛ وعندما كانت تتجه شمالاً، تحرك الملف جنوباً. ظل هذه العلاقة الاتجاهية ثابتة عبر اثنتي عشرة تجربة منفصلة، وأشار التحليل الإحصائي إلى أن احتمال حدوث هذا عن طريق الحظ العشوائي كان منخفضاً للغاية.

قارنت الدراسة أيضاً بين هذا الملف (على شكل حرف C) ونسخة أخرى على شكل حرف U لمعرفة ما إذا كان الشكل يهم. أنتج كلا التصميمين حركة في الاتجاه المعاكس لفتحاتهما، مع تقدير أن القوة كانت صغيرة جداً، في حدود واحد من عشرة آلاف من النيوتن. وبينما أظهر الملف على شكل حرف U حركة أكبر قليلاً في بعض الاختبارات، يشير الباحث إلى أن الفرق يرجع على الأرجح إلى كيفية رنين الأشكال المحددة مع التردد الكهربائي، وليس إلى خلل جوهري في النظرية. وقد استبعد الباحث صراحةً المصادر الشائعة للخطأ، مثل التمدد الحراري أو الاهتزاز الميكانيكي، لأن الحركة كانت متزامنة مع التوقيت الكهربائي بدلاً من العمليات الأبطأ مثل التسخين أو التبريد. وتشير البيانات إلى أن القوة حقيقية ومرتبطة مباشرة بهندسة الدائرة المفتوحة.

وعلى الرغم من هذه العلامات الواعدة، فإن الباحث حذر من الادعاء بأن اللغز قد حُل بالكامل أو أن هناك محركاً جديداً جاهزاً للاستخدام. توصف التجارب الحالية بأنها أولية ونوعية، مما يعني أنها تظهر وجود التأثير وسلوكه كما هو متوقع، لكنها لا توفر بعد قياساً دقيقاً وعالي الدقة للقوة. ويؤكد المؤلف أن العمل المستقبلي سيتطلب معدات أكثر حساسية، مثل ميزان اللي (torsion balance) في فراغ، لقياس القوة بدقة أكبر ورسم خريطة كاملة لكيفية تدفق الطاقة. لا تدعي الدراسة كسر قوانين الفيزياء؛ بل تقدم طريقة جديدة للنظر في كيفية مشاركة الزخم بين المادة والمجالات في دائرة مكسورة محددة.

إن تداعيات هذا العمل، إذا تم تأكيده من خلال اختبارات صارمة مستقبلاً، قد تكون كبيرة بالنسبة للسفر في الفضاء. فنظام الدفع الذي لا يحتاج إلى حمل واستنفاد الوقود سيسمح للمركبات الفضائية بالسفر لفترات أطول والوصول إلى أعماق أكبر في النظام الشمسي. ويقترح الباحث أنه إذا أمكن توسيع نطاق التصميم للتعامل مع تيارات أعلى بكثير، فقد تزدัง القوة لتصل إلى مستوى مفيد للتطبيقات العملية. ومع ذلك، تشدد الورقة على أن هذه مجرد توقعات نظرية. الواقع المباشر هو أن التأثير قد لوحظ في بيئة صغيرة ومتحكم بها، والخطوة التالية هي إثباته بأقصى قدر ممكن من الدقة. يقف هذا العمل كمقترح لآلية دفع جديدة تتوافق مع القوانين المعروفة للفيزياء الكلاسيكية، مما يوفر مساراً لاستكشاف كيفية استخدام المجالات الكهرومغناطيسية لتوليد الحركة دون الحاجة إلى كتلة رد فعل.