电磁波引擎

一、工作原理
电磁波是一种能量传播方式，电磁振荡通过发射天线把能量以电磁波的形式传播出去，远端的接收天线把这种能量接收下来。设想在一定空间内有一固定形状的金属体，假设该金属体的电子全部被抽离，只剩下质子，则金属体（质子体）整体只带正电，若用一电磁波发射源，发射若干周期的电磁波，调整合适的时间和位置，让质子体只接收电场为正周期的电磁波，问质子体是否有相对运动？如下图所示：
                                             
由电荷在电场中会受到电场的作用力推知，质子体将受到电磁波电场方向上的作用力，若质子体只受正方向或反方向的单向电场的作用，则质子体只受单向电场力的作用，产生单向的加速度，向单一方向运动。利用这种原理可以做出电磁波引擎，如下两种实现方式：
1、  静电方式
利用电场对带电粒子的作用力

如上图，天线置于圆极板正中心，圆极板内径由电磁波和极板电量变化同步情况确定。内外径之差小于四分之一波长。电极板之间相互绝缘间隔，单个电极板尽量薄，以降低电子在极板内部极化方向上的流动程度，减少电磁波的反射。
原理：当电磁波由中心传播到电极板时，电场E为正（或负），电极板总带电量Q表现为正（或负），则电荷受力F=EQ，表现为极板整体受力为F。电磁波频率与电极板电量变化频率一致，相位同相或反相。

⑴  当电荷量Q为正，电场E为正，则力F=EQ，方向为正。如下图：

⑵  当电荷量Q为负，电场E为负，则力F=（-Q）（-E）=QE，方向为正。如下图：

2、  动电方式
利用磁场对通电导线的作用力

如上图，线圈平面为近似方形，天线置于方形中心，到弧边的距离由电磁波和电流变化同步情况确定。
原理：当电磁波由中心传播到线圈左右两边时，磁场B为正（或负），线圈电流I为正（或负），线圈一边有效长度L，匝数为n，则通电导线在磁场中受力F=nBIL，。电磁波频率与线圈电流方向变化频率一致，相位为同相或反相。

⑴  当磁场B为正，导线电流I为正（顺时针），则导线受力F=BIL，方向为正。如下图：

⑵  当磁场B为负，导线电流I为负，则受力F=n（-B）（-I）L=nBIL，方向为正。如下图：

以上所述为基本结构原理，可以通过吸收、反射、聚焦、屏蔽等方式，让天线的发射功率最大集中到电极板或者线圈上，提高整体效率。
二、原理分析
1、  能量
    对于以上原理和装置首先考虑的是能量是否守恒？能量是怎样转化的？发射天线和电极板或线圈是一个整体，是否内力做功？分析：现距离地球最远的人造飞行器是旅行者1号，以此为例，地球对着旅行者1号发射一段电磁波，也可以说是能量，这份能量传到飞行器上需要一定的时间，在能量于两者之间传递的过程中，这份能量与两者已没有什么关系了，直到飞行器接收这份能量。如上述原理所述，假如只接受特定部分的能量，转化为让飞行器受单方向的力，假想飞行器和地球之间有一足够长的连杆互联，则作为一个整体，同时受到单方向的力。能量转化的过程是，地球上某种形式的能，发射电磁波转化为电磁能，飞行器接收电磁能转化为动能，整体是能量的转化，不是增加或减少。
    电磁波可以作为信息载体，可以产生光与热。那么，电磁波如何转化到机械能？这里重点是设想一种能产生力的装置。因为电磁波包含电场和磁场，那就要从这两方面考虑：一是电场，二是磁场。由此设想到电荷和电流，具体就是上文所述两种方式。对于应用电流这种方式，可以联想一下交流电动机，电动机是由定子和转子组成，定子绕组产生旋转磁场，转子上励磁线圈也产生磁场，两者相互作用转子进而转动。那么这与上述设想有什么关系？这里重点考虑的是转子和定子是作用力和反作用力的关系，若定子不固定，一定条件下会反向转动，作为一个整体，它们是耦合的方式，两变化电磁场是直接相互影响和关联的，受力也是相互影响和关联的，整体是受内力。若把上述设想中发射天线比成定子，电极板或者线圈比成转子，则它们之间不是耦合的方式，电磁场传播出去与源已经没有关联了，没有作用力和反作用力的关系，所以不是内力做功。

如上图，左图是正常情形下的定子和转子，右图是设想定子和转子中间隔了较大距离，变化电磁场通过电磁波传送。
2、  动量
    动量守恒定律描述的是如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变。而上述原理中外力是什么？又是如何施加的？作用力和反作用力是什么？前面提到发射天线与电极板或者线圈不是作用力和反作用力的关系，不存在严格的相互作用，那么发射天线和电极板或线圈整体受力，反作用力在哪里？分析：接收天线可以接收电磁波，天线导体内电子产生周期振荡，电子为什么振动，是因为受了外力，那么外力是什么施加的？其实这里应考虑电磁场，法拉第引入场的概念，场是客观存在的物质，这里是指光子，光子是电磁相互作用的媒介。电磁波是光子的传播，也就是传播出去的电磁场，那么这个外力就是电磁场施加的，则系统作为一个整体，受空间电磁场的作用力。设想类似情形下的声波，声波是纵波，声源往复振动，引起空气分子的往复运动，传播出去的是机械能。如下右图结构（超声波引擎），一超声波源发出超声波，另一刚性面接收传出方向的声波，而不接收回弹方向的声波，作为整体，则受空气的单向作用力。

3、  发射天线的相对位置
    发射天线与电极板和线圈可以作为一个整体，也可以分开。举个例子，假如在人造卫星上安装发射天线和接收装置（电极板或线圈），则卫星可以通过这种方式产生动力，用来调整轨道速度或姿态。另外一种情况，天线没有安装在卫星上，而是在地球上，卫星上装有接收装置，地球上天线发射电磁波，卫星上接收装置接收，则卫星也会受到力的作用。这就相当于飞机是靠自身螺旋桨扇动空气产生推力飞起来，还是刮来的强风把飞机给吹起来。太阳帆的原理是基于后者，太阳帆反射光线，利用光子的动量产生动力（光压），光子具有能量、动量和质量。但上述原理与电磁波受反射产生作用力的内在机制有所不同，电磁波通过上述方式的能量转化率比反射电磁波的方式更高。对于太阳帆，光线照到帆面上，只有一小部分能量转到太阳帆，大部分都被反射出去。