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

सदियों से, यांत्रिकी में सबसे विश्वसनीय नियम यह रहा है कि प्रत्येक क्रिया की एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है। यदि आप एक गाड़ी को धकेलते हैं, तो गाड़ी भी वापस धकेलती है; यदि एक रॉकेट आगे बढ़ने के लिए गैस बाहर निकालता है, तो गैस रॉकेट को विपरीत दिशा में धकेलती है। यह सिद्धांत, जिसे न्यूटन का तीसरा नियम कहा जाता है, यह सुझाव देता है कि किसी दूसरी चीज़ को धकेले बिना किसी वस्तु को हिलाना असंभव है। हालाँकि, बिजली और चुंबकत्व के क्षेत्र में, कहानी थोड़ी अधिक जटिल है। जबकि एक प्रणाली का कुल संवेग (मोमेंटम) हमेशा संरक्षित रहता है, वह संवेग ठोस वस्तुओं और उनके चारों ओर मौजूद अदृश्य क्षेत्रों (फील्ड्स) के बीच साझा किया जा सकता है। कभी-कभी, विद्युत धाराओं के बीच बल पूरी तरह से एक सीध में नहीं होते हैं, या वे अलग-अलग समय पर पहुँचते हैं, जिससे एक सूक्ष्म असंतुलन पैदा होता है। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात पर विचार कर रहे थे कि क्या इन विचित्रताओं का उपयोग एक नए प्रकार के इंजन बनाने के लिए किया जा सकता है—एक ऐसा इंजन जो ईंधन को फेंके बिना या हवा को धकेले बिना चलता है।

शोधकर्ता योंग ली का एक हालिया अध्ययन एक विशिष्ट प्रकार के विद्युत कॉइल (कुंडली) को देखकर इस संभावना की जांच करता है जो एक पूर्ण वृत्त नहीं है। एक तार के लूप की कल्पना करें जिसमें एक अंतराल (गैप) है, जैसे कि एक पूर्ण वलय के बजाय अक्षर "C" जैसा। जब ऐसे आकार के माध्यम से बिजली बहती है, तो तार के भीतर के बल उसी तरह से एक-दूसरे को रद्द नहीं करते जैसे वे एक बंद लूप में करते हैं। लेखक इस घटना को समझने का एक नया तरीका प्रस्तावित करते हैं, यह सुझाव देते हुए कि वृत्त का लुप्त हिस्सा एक "आभासी" (वर्चुअल) संबंध के रूप में कार्य करता है जो उस संतुलन बल को ले जाता है जिसे हम देख नहीं सकते। इस विचार के इर्द-गिर्द एक मॉडल बनाकर, अध्ययन यह समझाने का प्रयास करता है कि कैसे एक खुला सर्किट बिना भौतिकी के मौलिक नियमों का उल्लंघन किए एक शुद्ध धक्का, या थ्रस्ट (प्रणोद), उत्पन्न कर सकता है। यह शोध एक नए सैद्धांतिक ढांचे को व्यवस्थित प्रयोगों की एक श्रृंखला के साथ जोड़ता है ताकि यह देखा जा सके कि क्या इस धक्के को वास्तव में मापा जा सकता है।

इस जांच का मूल "कैरियर एसिमेट्री" (वाहक विषमता) नामक अवधारणा पर आधारित है। एक मानक, बंद विद्युत लूप में, करंट द्वारा उत्पन्न बल एक-दूसरे को पूरी तरह से रद्द कर देते हैं, जिससे लूप में कोई शुद्ध गति नहीं होती। हालाँकि, यदि आप खुले सर्किट के निर्माण के लिए लूप को तोड़ देते हैं, तो वह पूर्ण संतुलन बाधित हो जाता है। शोधकर्ता का तर्क है कि शेष भौतिक तार एक शुद्ध बल का अनुभव करता है क्योंकि प्रतिक्रिया बल, जिसे सामान्यतः तार के लुप्त खंड द्वारा महसूस किया जाना चाहिए था, इसके बजाय विद्युत चुंबकीय क्षेत्र (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड) द्वारा ले जाया जाता है। भौतिकी के नियमों को तोड़े बिना इसे समझने के लिए, अध्ययन एक "वर्चुअल-वायर" (आभासी तार) मॉडल पेश करता है। यह एक मानसिक उपकरण है जहाँ गणना के प्रयोजन के लिए कॉइल के अंतराल को एक काल्पनिक, द्रव्यमान रहित तार से भरा जाता है। यह काल्पनिक तार प्रतिक्रिया बल को अवशोषित करता है, जिससे भौतिक कॉइल विपरीत दिशा में गति कर पाता है। प्रणाली का कुल संवेग संरक्षित रहता है क्योंकि भौतिक कॉइल संवेग प्राप्त करता है जबकि अंतराल में मौजूद विद्युत चुंबकीय क्षेत्र विपरीत दिशा में समान मात्रा में संवेग प्राप्त करता है।

यह सिद्धांत वास्तविक दुनिया में काम करता है या नहीं, इसका परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ता ने दो अलग-अलग प्रायोगिक सेटअप बनाए। प्राथमिक उपकरण में 12,000 महीन तारों वाला एक C-आकार का कॉइल इस्तेमाल किया गया, जिसमें 70 डिग्री का अंतराल था। इस कॉइल को 100 मिलियन चक्र प्रति सेकंड की उच्च-आवृत्ति वाले विद्युत संकेत द्वारा संचालित किया गया था, जिसमें लगभग 5 वाट बिजली की खपत हुई। पूरे असेंबली, जिसका वजन 270 ग्राम था, को 1.3 मीटर की डोरी से एक पेंडुलम की तरह लटकाया गया था। लक्ष्य यह देखना था कि क्या बिजली चालू करने से पेंडुलम झूलने लगेगा। यह सुनिश्चित करने के लिए कि कोई भी हलचल स्विच की कंपन, वायु प्रवाह, या पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के कारण न हो, शोधकर्ता ने कई नियंत्रण परीक्षण किए। इनमें बिजली चालू किए बिना ही स्विच की क्रिया का अनुकरण करना और कॉइल को उत्तर, दक्षिण, पूर्व और पश्चिम की विभिन्न दिशाओं में घुमाना शामिल था।

परिणामों ने एक सुसंगत पैटर्न दिखाया जो सैद्धांतिक भविष्यवाणी से मेल खाता था। जब बिजली चालू की गई, तो पेंडुलम हिला, लेकिन तुरंत नहीं। गति शुरू होने से पहले लगभग दो से तीन सेकंड की देरी हुई, और बिजली कटने के बाद, गति तुरंत नहीं रुकी बल्कि समान अवधि में धीरे-धीरे कम होती गई। यह विलंब (लैग) बताता है कि बल रेडिएशन प्रेशर का एक साधारण, तात्कालिक धक्का नहीं है, बल्कि कुछ ऐसा है जो समय के साथ बनता और समाप्त होता है, जो अंतराल के पास विद्युत चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा संचय होने के विचार के अनुरूप है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि गति की दिशा हमेशा अंतराल की दिशा के विपरीत थी। जब अंतराल पूर्व की ओर था, तो कॉइल पश्चिम की ओर चला; जब यह उत्तर की ओर था, तो कॉइल दक्षिण की ओर चला। यह दिशात्मक संबंध बारह अलग-अलग परीक्षणों में सही रहा, और सांख्यिकीय विश्लेषण ने संकेत दिया कि इसके संयोगवश होने की संभावना अत्यंत कम थी।

अध्ययन ने यह देखने के लिए C-आकार के कॉइल की तुलना U-आकार के संस्करण से भी की कि क्या आकार मायने रखता है। दोनों डिजाइनों ने अपने अंतराल की विपरीत दिशा में गति उत्पन्न की, जिसमें अनुमानित बल बहुत छोटा था, लगभग एक दस-हजारवें न्यूटन के क्रम में। हालांकि U-आकार के कॉइल ने कुछ परीक्षणों में थोड़ा अधिक संचलन दिखाया, शोधकर्ता नोट करते हैं कि यह अंतर संभवतः इस बात से आता है कि विशिष्ट आकार विद्युत आवृत्ति के साथ कैसे अनुनाद (रेजोनेंस) करते हैं, न कि सिद्धांत में किसी मौलिक त्रुटि के कारण। शोधकर्ता ने थर्मल विस्तार या यांत्रिक कंपन जैसे सामान्य त्रुटि स्रोतों को स्पष्ट रूप से खारिज कर दिया, क्योंकि गति हीटिंग या कूलिंग की धीमी प्रक्रियाओं के बजाय विद्युत समय के साथ तालमेल बिठा रही थी। डेटा बताता है कि बल वास्तविक है और सीधे खुले सर्किट की ज्यामिति से जुड़ा है।

इन उत्साहजनक संकेतों के बावजूद, शोधकर्ता यह दावा करने में सावधानी बरतते हैं कि रहस्य पूरी तरह से सुलझ गया है या कोई नया इंजन उपयोग के लिए तैयार है। वर्तमान प्रयोगों को प्रारंभिक और गुणात्मक (क्वालिटेटिव) बताया गया है, जिसका अर्थ है कि वे दिखाते हैं कि प्रभाव मौजूद है और भविष्यवाणी के अनुसार व्यवहार करता है, लेकिन वे अभी तक बल का सटीक, उच्च-सटीकता वाला माप प्रदान नहीं करते हैं। लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि भविष्य के कार्यों के लिए अधिक संवेदनशील उपकरणों की आवश्यकता होगी, जैसे कि निर्वात (वैक्यूम) में टोरशन बैलेंस, ताकि बल को अधिक सटीकता से मापा जा सके और यह पूरी तरह से मानचित्रित किया जा सके कि ऊर्जा कैसे प्रवाहित होती है। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि उसने भौतिकी के नियमों को तोड़ दिया है; इसके बजाय, यह इस बारे में एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है कि एक विशिष्ट, टूटे हुए सर्किट में पदार्थ और क्षेत्रों के बीच संवेग कैसे साझा किया जाता है।

यदि भविष्य के कठोर परीक्षणों द्वारा इसकी पुष्टि हो जाती है, तो इस कार्य के निहितार्थ अंतरिक्ष यात्रा के लिए महत्वपूर्ण हो सकते हैं। एक प्रणोदन प्रणाली (प्रोपल्शन सिस्टम) जिसे ईंधन ले जाने और बाहर निकालने की आवश्यकता नहीं है, वह अंतरिक्ष यान को बहुत लंबे समय तक यात्रा करने और सौर मंडल में गहराई तक जाने की अनुमति देगी। शोधकर्ता का सुझाव है कि यदि डिजाइन को बहुत उच्च करंट संभालने के लिए बढ़ाया जा सके, तो बल व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी स्तर तक बढ़ सकता है। हालाँकि, शोध पत्र इस बात पर जोर देता है कि ये सैद्धांतिक अनुमान हैं। तात्कालिक वास्तविकता यह है कि प्रभाव को एक छोटे, नियंत्रित वातावरण में देखा गया है, और अगला कदम इसे उच्चतम संभव सटीकता के साथ सिद्ध करना है। यह कार्य एक नए प्रणोदन तंत्र के प्रस्ताव के रूप में खड़ा है जो शास्त्रीय भौतिकी के ज्ञात नियमों के भीतर फिट बैठता है, जो यह पता लगाने के लिए एक मार्ग प्रदान करता है कि कैसे विद्युत चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग बिना रिएक्शन मास के गति उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।