Главная Обратная связь У вибране

Світ непізнаного - Onua.org

Onua.org - це сайт створений з метою ознайомлення користувача з світом непізнаного, новинами технологій, космічних відкриттів і загадок нашої планети Земля, НЛО, Відео , Фото, Очевидці, Загадки історії і стародавніх цивілізацій.
onua.org » Гіпотези » Фізика неможливого - Захисне силове поле
Дізнатися більше про 2012 рік
Місія Curiosity
Discovery Channel
Discovery World
Discovery Science
Animal Planet
Nat Geo WILD
National Geographic Channel
Viasat History
Viasat Explorer
Календар новин

Приєднуйтесь

Популярне на Onua.org
Фото
?=t('Новости аномалий и неопознанных явлений')?>
Дізнатися більше про планету Нібіру

Предлагаем восстановить, заказать, купить диплом Вуза в любом городе России. Только настоящий бланк ГОЗНАК с гарантией.

Переглядів: 14129
Физика невозможного - Защитное силовое поле«Підняти щити!» - так звучить перший наказ, який у нескінченному серіалі «Зоряний шлях» віддає різким голосом капітан Кірк своєму екіпажу; слухняний наказом екіпаж включає силові поля, покликані захистити космічний корабель «Ентерпрайз» від вогню противника.

У сюжеті «Зоряного шляху» силові поля настільки важливі, що їх стан цілком може визначити результат битви. Варто енергії силового поля виснажитися, і корпус «Ентерпрайза» починає отримувати удари, чим далі, тим сокрушительнее; зрештою поразка стає неминучим.

Так що ж таке захисне силове поле? В науковій фантастиці це оманливе проста штука: тонкий невидимий, але при цьому непроникний бар'єр, здатний однаково легко відображати лазерні промені і ракети. На перший погляд силове поле представляється настільки простим, що створення і швидке - бойових щитів на його основі здається неминучим. Так і чекаєш, що не сьогодні-завтра якийсь заповзятливий винахідник оголосить, що йому вдалося отримати захисне силове поле. Але істина набагато складніше.

Подібно до лампочки Едісона, яка докорінно змінила сучасну цивілізацію, силове поле здатне глибоко зачепити всі без винятку сторони нашого життя. Військові скористалися б силовим полем, щоб стати невразливими, створили б на його основі непроникний щит від ворожих ракет і куль. В теорії можна було б створювати мости, чудові шосе і дороги одним натисненням кнопки. Цілі міста виникали б у пустелі немов за помахом чарівної палички; все в них, аж до хмарочосів, будувалося б виключно з силових полів. Куполи силових полів над містами дозволили б їх мешканцям довільно керувати погодними явищами - штормовими вітрами, сніговими бурями торнадо. Під надійним пологом силового поля можна було б будувати міста навіть на дні океанів. Від скла, сталі і бетону можна було б взагалі відмовитися, замінивши всі будівельні матеріали силовими полями.

Але, як не дивно, силове поле виявляється одним із тих явищ, які надзвичайно складно відтворити в лабораторії. Деякі фізики навіть вважають, що це взагалі не вдасться зробити без зміни його властивостей.
Майкл Фарадей

Концепція фізичного поля бере початок у працях видатного британського вченого XIX ст. Майкла Фарадея.

Батьки Фарадея належали до робітничого класу (його батько був ковалем). Сам він на початку 1800-х рр. складався в підлеглих у палітурника і жив досить жалюгідне існування. Але юний Фарадей був зачарований недавнім гігантським проривом в науці - відкриттям таємничих властивостей двох нових сил, електрики і магнетизму. Він жадібно поглинав всю доступну йому інформацію з цих питань і відвідував лекції професора Гамфрі Деві з Королівського інституту в Лондоні.

Одного разу професор Деві серйозно пошкодив очі під час невдалого хімічного експерименту; знадобився секретар, і він взяв на цю посаду Фарадея. Поступово юнак завоював довіру вчених Королівського інституту і отримав можливість проводити власні важливі експерименти, хоча нерідко йому доводилося терпіти і зневажливе ставлення. З роками професор Деві все ревнивее ставився до успіхів свого талановитого молодого помічника, який спочатку вважався в колах експериментаторів висхідною зіркою, а згодом затьмарив славу самого Деві. Тільки після смерті Деві в 1829 р. Фарадей отримав наукову свободу та здійснив цілу серію вражаючих відкриттів. Результатом їх стало створення електричних генераторів, що забезпечили енергією цілі міста і змінили хід світової цивілізації.

Ключем до найбільших відкриттів Фарадея стали силові, або фізичні, поля. Якщо помістити залізні ошурки над магнітом і струсити, з'ясується, що тирсу укладаються в малюнок, що нагадує павутину і займає весь простір навколо магніту. «Нитки павутини» - це і є фарадеевы силові лінії. Вони наочно показують, як розподіляються в просторі електричне і магнітне поля. Приміром, якщо зобразити графічно магнітне поле Землі, то виявиться, що лінії виходять звідки-то з області Північного полюса, а потім повертаються і знову йдуть у землю в області Південного полюса. Аналогічно, якщо зобразити силові лінії електричного поля блискавки під час грози, з'ясується, що вони сходяться на кінчику блискавки.

Порожній простір для Фарадея зовсім не було порожнім; воно було заповнене силовими лініями, за допомогою яких можна було змусити віддалені предмети рухатися.

(Бідна юність не дозволила Фарадей здобути систематичну освіту, і він практично не розбирався в математиці; внаслідок цього його записні книжки були заповнені не рівняннями і формулами, а намальованими від руки діаграмами силових ліній. За іронією долі саме брак математичної освіти змусив його розробити чудові діаграми силових ліній, які сьогодні можна побачити в будь-якому підручнику фізики. Фізична картина в науці нерідко більш важлива, ніж математичний апарат, який використовується для її опису.)

Історики висунули чимало припущень про те, що саме призвело Фарадея до відкриття фізичних полів - одного з найважливіших понять в історії всієї світової науки. Фактично вся без винятку сучасна фізика написана на мові фарадееві полів. У 1831 році Фарадей зробив ключове відкриття в галузі фізичних полів, назавжди змінило нашу цивілізацію. Одного разу, проносячи магніт - дитячу іграшку - над дротяною рамкою, він зауважив, що в рамці виникає електричний струм, хоча магніт з нею стикається. Це означало, що невидиме поле магніту здатне на відстані змусити електрони рухатися, створюючи струм.

Силові поля Фарадея, які до цього часу вважалися марними картинками, плодом дозвільної фантазії, виявилися реальною матеріальною силою, здатною рухати об'єкти і генерувати енергію. Сьогодні можна сказати напевно: джерело світла, яким ви користуєтеся, щоб прочитати цю сторінку, отримує енергію завдяки відкриттів Фарадея в області електромагнетизму. Обертовий магніт створює поле, яке штовхає електрони в провіднику і змушує їх рухатися, народжуючи електричний струм, який потім можна використовувати для живлення лампочки. На цьому принципі засновані генератори електрики, що забезпечують енергією міста всього світу. Наприклад, потік води, що падає з греблі, змушує обертатися гігантський магніт в турбіні; магніт штовхає електрони в проводі, формуючи електричний струм; струм, у свою чергу, тече по високовольтних дротах в наші будинки.

Іншими словами, силові поля Майкла Фарадея і є ті самі сили, що рухають сучасною цивілізацією, усіма її проявами - від електровозів до новітніх обчислювальних систем, Інтернету і кишенькових комп'ютерів.

Півтора століття фарадеевы фізичні поля надихали фізиків на подальші дослідження. На Ейнштейна, наприклад, вони мали такий сильний вплив, що він сформулював свою теорію гравітації мовою фізичних полів. На мене теж роботи Фарадея справили сильне враження. Кілька років тому я успішно сформулював теорію струн в термінах фізичних полів Фарадея, заклавши таким чином фундамент для польової теорії струн. У фізиці сказати про когось, що він мислить силовими лініями, означає зробити цій людині серйозний комплімент.
Чотири фундаментальні взаємодії

Одним з найбільших досягнень фізики за останні два тисячоліття стало виділення і визначення чотирьох видів взаємодії, які правлять всесвітом. Всі вони можуть бути описані на мові полів, яким ми зобов'язані Фарадей. До нещастя, однак, ні один з чотирьох видів не володіє повною мірою властивостями силових полів, описаних у більшості фантастичних творів. Перерахуємо ці види взаємодії.

1. Гравітація. Безмовна сила, яка не дозволяє нашим ногам відірватися від опори. Вона не дає розсипатися Землі і зіркам, допомагає зберегти цілісність Сонячної системи і Галактики. Без гравітації обертання планети викинуло б нас із Землі в космос зі швидкістю 1000 миль в годину. Проблема в тому, що властивості гравітації в точності протилежні властивостям фантастичних силових полів. Гравітація - сила тяжіння, а не відштовхування; вона надзвичайно слабка - відносно, зрозуміло; вона працює на величезних, астрономічних відстанях. Іншими словами, являє собою майже повну протилежність плоскому, тонкому, непроникній бар'єру, який можна зустріти чи не в будь-якому фантастичному романі чи фільмі. Приміром, пір'їнка до підлоги притягує ціла планета - Земля, але ми легко можемо подолати тяжіння Землі і підняти пір'їнка одним пальцем. Вплив одного нашого пальця здатне подолати силу тяжіння цілої планети, яка важить більше шести трильйонів кілограмів.

2. Електромагнетизм (ЕМ). Сила, яка висвітлює наші міста. Лазери, радіо, телебачення, сучасна електроніка, комп'ютери, Інтернет, електрика, магнетизм - все це наслідки прояви електромагнітної взаємодії. Можливо, це найкорисніша сила, яку вдалося приборкати людство протягом усієї його історії. На відміну від гравітації вона може працювати і на тяжіння, і на відштовхування. Однак і вона не годиться на роль силового поля з нескольким причин. По-перше, її можна легко нейтралізувати. Приміром, пластик або будь-який інший непровідний матеріал без праці проникне в потужне електричне або магнітне поле. Шматок пластику, кинутий в магнітне поле, вільно пролетить його наскрізь. По-друге, електромагнетизм діє на великих відстанях, його непросто зосередити в площині. Закони ЕМ-взаємодії описуються рівняннями Джеймса Клерка Максвелла, і схоже, силові поля не є вирішенням цих рівнянь.

3 і 4. Сильні і слабкі ядерні взаємодії. Слабка взаємодія - це сила радіоактивного розпаду, та, що розігріває радіоактивне ядро Землі. Ця сила стоїть за виверженнями вулканів, землетрусами і дрейфом континентальних плит. Сильна взаємодія не дає розсипатися ядрам атомів; воно забезпечує енергією сонце й зірки і відповідає за освітлення Всесвіту. Проблема в тому, що ядерна взаємодія працює тільки на дуже малих відстанях, в основному в межах атомного ядра. Воно так міцно пов'язане з властивостями самого ядра, що управляти їм надзвичайно важко. В даний час нам відомо тільки два способи впливати на це взаємодія: ми можемо розбити субатомную частку на частки в прискорювачі або підірвати атомну бомбу.

Хоча захисні поля у науковій фантастиці і не підкоряються відомим законам фізики, все ж існують лазівки, які в майбутньому, ймовірно, зроблять створення силового поля можливим. По-перше, існує, можливо, п'ятий вид фундаментального взаємодії, який нікому досі не вдалося побачити в лабораторії. Може виявитися, наприклад, що це взаємодія працює тільки на відстанях від декількох дюймів до фута - а не на астрономічних відстанях. (Правда, перші спроби виявити п'ятий вид взаємодії дали негативні результати.)

По-друге, нам, можливо, вдасться змусити плазму імітувати деякі властивості силового поля. Плазма - це «четвертий стан речовини». Три перші, звичні нам стану речовини - тверде, рідке і газоподібне; проте найпоширенішою формою речовини у всесвіті є плазма: газ, що складається з іонізованих атомів. Атоми в плазмі не пов'язані між собою і позбавлені електронів, а тому володіють електричним зарядом. Ними можна легко керувати за допомогою електричного і магнітного полів.

Видиме речовина всесвіту існує здебільшого у формі різного роду плазми; з неї утворені сонце, зірки і міжзоряний газ. У звичайному житті ми майже не зустрічаємося з плазмою, тому що на Землі це явище рідкісне; тим не менш плазму можна побачити. Для цього достатньо поглянути на блискавку, сонце або екран плазмового телевізора.
Плазмові вікна

Як вже зазначалося вище, якщо нагріти газ до досить високої температури і отримати таким чином плазму, то за допомогою магнітного і електричного полів можна буде її утримувати і надавати їй форму. Приміром, плазмі можна надати форму листа або віконного скла. Більше того, таке «плазмове вікно» можна використовувати в якості перегородки між вакуумом і звичайним повітрям. В принципі, таким чином можна було б утримувати повітря всередині космічного корабля, не даючи йому зникнути в простір; плазма у цьому випадку утворює зручну прозору оболонку, кордон між відкритим космосом і кораблем.

У серіалі «Зоряний шлях» силове поле використовується, зокрема, для того, щоб ізолювати відсік, де знаходиться і звідки стартує невеликий космічний човник, від космічного простору. І це не просто хитра уловка, покликана заощадити гроші на декораціях; така прозора, невидима плівка може бути створена.

Плазмове вікно придумав у 1995 р. фізик Еді Гершкович в Брукхейвенській національній лабораторії (Лонг-Айленд, штат Нью-Йорк). Це пристрій було розроблено в процесі вирішення іншого завдання - завдання зварювання металів за допомогою електронного променя. Ацетиленовий пальник зварника плавить метал потоком розпеченого газу, а потім вже з'єднує воєдино шматки металу. При цьому відомо, що пучок електронів здатний зварювати метали швидше, чистіше і дешевше, ніж виходить при звичайних методах зварювання. Головна проблема методу електронної зварювання полягає в тому, що здійснювати її необхідно у вакуумі. Це вимога створює великі незручності, оскільки означає спорудження вакуумної камери - розміром, можливо, з цілу кімнату.

Для вирішення цієї проблеми д-р Гершкович винайшов плазмове вікно. Це пристрій розміром всього 3 футів у висоту і 1 фут в діаметрі; воно нагріває газ до температури 6500 °С і тим самим створює плазму, яка відразу ж потрапляє в пастку електричного і магнітного полів. Частинки плазми, як частки кожного газу, чинять тиск, яке не дає повітрю увірватися і заповнити собою вакуумну камеру. (Якщо використовувати в плазмовому вікні аргон, він випромінює голубувате свічення, зовсім як силове поле у «Зоряному шляху».)

Плазмове вікно, очевидно, знайде широке застосування в космічній галузі і промисловості. Навіть в промисловості для микрообработки і сухого травлення часто необхідний вакуум, але застосування його у виробничому процесі може виявитися дуже дорогим. Але тепер, з винаходом плазмового вікна, утримувати вакуум одним натисненням кнопки стане нескладно і недорого.

Але чи можна використовувати плазмове вікно як непроникний щит? Захистить воно від пострілу з гармати? Можна уявити появу в майбутньому плазмових вікон, що володіють набагато більшою енергією і температурою, достатньої для випаровування потрапляють в нього об'єктів. Але для створення більш реалістичного силового поля з відомими з фантастичним творам характеристиками потрібно багатошарова комбінація декількох технологій. Можливо, кожен шар сам по собі не буде достатньо міцним, щоб зупинити гарматне ядро, але разом декількох шарів може виявитися достатньо.

Спробуємо уявити собі структуру такого силового поля. Зовнішній шар, приміром сверхзаряженное плазмове вікно, розігріту до температури, достатньої для випаровування металів. Другим шаром може виявитися завіса з високоенергетичних лазерних променів. Така завіса з тисяч перехресних лазерних променів створювала б просторову решітку, яка нагрівала б проходять через об'єкти і ефективно испаряла їх. Більш докладно ми поговоримо про лазерах в наступній главі.

Далі, за лазерної завісою, можна уявити собі просторову решітку з «вуглецевих нанотрубок» - крихітних трубочок, що складаються з окремих атомів вуглецю, зі стінками товщиною в один атом. Таким трубки у багато разів міцніше сталі. На даний момент найдовша з отриманих в світі вуглецевих нанотрубок має довжину всього близько 15 мм, але можна вже передбачити день, коли ми зможемо створювати вуглецеві нанотрубки довільної довжини. Припустимо, що з вуглецевих нанотрубок можна буде сплести просторову мережу; в цьому випадку ми отримаємо надзвичайно міцний екран, здатний відобразити більшість об'єктів. Екран буде невидимий, так як кожна окрема нанотрубка по товщині порівнянна з атомом, але просторова мережу з вуглецевих нанотрубок перевершить по міцності будь-який інший матеріал.

Отже, ми маємо підстави припустити, що поєднання плазмового вікна, лазерної завіси і екрану з вуглецевих нанотрубок може послужити основою для створення майже непроникною невидимої стіни.

Але навіть такий багатошаровий щит буде не в змозі продемонструвати всі властивості, які наукова фантастика приписує силового поля. Так, він буде прозорим, а значить, не зможе зупинити лазерний промінь. У битві з застосуванням лазерних гармат наші багатошарові щити виявляться марними.

Щоб зупинити лазерний промінь, щит повинен буде крім перерахованого володіти сильно вираженою властивістю «фотохроматичности», або змінної прозорості. В даний час матеріали з такими характеристиками використовуються при виготовленні сонячних окулярів, здатних затемняться при впливі УФ-випромінювання. Змінна прозорість матеріалу досягається за рахунок використання молекул, які можуть існувати принаймні в двох станах. При одному стані молекул такий матеріал прозорий. Але під впливом УФ-випромінювання молекули миттєво переходять в інший стан і матеріал втрачає прозорість.

Можливо, коли-небудь ми зможемо за допомогою нанотехнології отримати речовину, міцне, як вуглецеві нанотрубки, і здатне змінювати свої оптичні властивості під впливом лазерного променя. Щит з такої речовини зможе зупиняти не тільки потоки частинок або гарматні снаряди, але і лазерний удар. В даний час, однак, не існує матеріалів зі змінною прозорістю, здатних зупинити лазерний промінь.
Магнітна левітація

В науковій фантастиці силові поля виконують ще одну функцію, крім відбиття ударів променевого зброї, а саме служать опорою, яка дозволяє долати силу тяжіння. У фільмі «Назад в майбутнє» Майкл Фокс катається на «ховерборде», або «летіла дошці»; ця штука у всьому нагадує звичний скейтборд, от тільки «їздить» по повітрю, над поверхнею землі. Фізичні закони - такі, якими ми їх знаємо на сьогоднішній день, - не дозволяють реалізувати подібне подібне антигравитационное пристрій (як ми побачимо в розділі 10). Але можна уявити собі в майбутньому створення інших пристроїв - ширяють дощок і ширяють автомобілів на магнітній подушці; ці машини дозволять нам без праці піднімати й утримувати на вазі великі об'єкти. В майбутньому, якщо «надпровідність при кімнатній температурі» стане доступною реальністю, людина зможе піднімати в повітря предмети, використовуючи можливості магнітних полів.

Якщо ми поднесем північний полюс постійного магніту до северному ж полюсу іншого такого ж магніти, магніти будуть відштовхуватись один від одного. (Якщо ми перевернемо один з магнітів і поднесем його південним полюсом до північного полюса іншого, два магніти будуть притягатися.) Цей же принцип - те, що однойменні полюси магнітів відштовхуються, - можна використовувати для підйому з землі величезних ваг. Уже зараз у кількох країнах йде будівництво технічно передових поїздів на магнітній підвісці. Такі поїзди проносяться не шляхами, а над ними на мінімальній відстані; на вазі їх утримують звичайні магніти. Потяги як би ширяють у повітрі і можуть завдяки нульовому тертя розвивати рекордні швидкості.

Перша в світі комерційна автоматизована транспортна система на магнітній підвісці була запущена в дію в 1984 р. у британському місті Бірмінгемі. Вона з'єднала термінал міжнародного аеропорту і розташований неподалік залізничний вокзал. Потяги на магнітній підвісці діють також у Німеччині, Японії і Кореї, хоча більшість з них не призначені для високих швидкостей. Перший швидкісний комерційний поїзд на магнітній підвісці почав ходити по запущеного в дію ділянці траси в Шанхаї; цей поїзд рухається по трасі зі швидкістю до 431 км/ч. Японський потяг на магнітній підвісці в префектурі Яманасі розігнався до швидкості 581 км/год - тобто рухався значно швидше, ніж звичайні поїзди на колесах.

Але пристрої на магнітній підвісці надзвичайно дороги. Один із шляхів до збільшення їх ефективності - використання надпровідників, які при охолодженні до температур, близьких до абсолютного нуля, повністю втрачають електричний опір. Явище надпровідності відкрив в 1911 р. Хейке Камерлінг-Оннес. Суть його полягала в тому, що деякі речовини при охолодженні до температури нижче 20 К (20° вище абсолютного нуля) втрачають всяке електричний опір. Як правило, при охолодженні металу його електричний опір поступово зменшується. {Справа в тому, що направленого руху електронів у провіднику заважають випадкові коливання атомів. При зменшенні температури розмах випадкових коливань зменшується, і електрика відчуває менший опір.) Але Камерлінг-Оннес, до власного здивування, виявив, що опір деяких матеріалів при певній критичній температурі різко падає до нуля.

Фізики відразу зрозуміли важливість отриманого результату. При передачі на великі відстані в лініях електропередачі втрачається значна кількість електроенергії. Але якщо б опір вдалося усунути, електроенергію можна було б передавати в будь-яке місце майже задарма. Взагалі, збуджений в замкнутому контурі електричний струм міг би циркулювати в ньому без втрат енергії мільйони років. Більш того, з цих надзвичайних струмів нескладно було б створити магніти неймовірної потужності. А маючи такі магніти, можна було б без зусиль піднімати величезні вантажі.

Незважаючи на чудові можливості надпровідників, застосовувати їх дуже непросто. Тримати великі магніти в баках з надзвичайно гарячими рідинами дуже дорого. Щоб зберігати рідини холодними, потрібні величезні фабрики холоду, які піднімуть вартість надпровідних магнітів до захмарних висот і зроблять їх використання невигідним.

Але одного разу фізикам, можливо, вдасться створити речовину, яка збереже надпровідні властивості навіть при нагріванні до кімнатної температури. Надпровідність при кімнатній температурі - «святий Грааль» фізиків-твердотельщиков. Отримання таких речовин, ймовірно, стане початком другої промислової революції. Потужні магнітні поля, здатні утримувати на вазі машини і потяги, стануть настільки дешевими, що навіть «планують автомобілі», можливо, виявляться економічно вигідними. Дуже може бути, що з винаходом понад-провідників, які зберігають свої властивості при кімнатній температурі, фантастичні літаючі машини, які ми бачимо у фільмах «Назад в майбутнє», «Особлива думка» і «Зоряні війни», стануть реальністю.

В принципі цілком ставимо перед, що людина зможе одягати спеціальний пояс з надпровідних магнітів, який дозволить йому вільно левітіровать над землею. З таким поясом можна було б літати по повітрю, подібно Супермена. Взагалі, надпровідність при кімнатній температурі явище настільки чудове, що винахід і використання таких надпровідників описано в багатьох науково-фантастичних романів (таких, як серія романів про Світ-Кільце, створена Ларрі Нивеном в 1970 р.).

Десятки років фізики безуспішно шукали речовини, які володіли б надпровідність при кімнатній температурі. Це був виснажливий нудний процес - шукали методом проб і помилок, відчуваючи один матеріал за іншим. Але в 1986 р. був відкритий новий клас речовин, які отримали назву «високотемпературні надпровідники»; ці речовини знаходили надпровідність при температурах близько 90° вище абсолютного нуля, або 90 К. Це відкриття стало справжньою сенсацією в світі фізики. Здавалося, розчинилися ворота шлюзу. Місяць за місяцем фізики змагалися один з одним, намагаючись встановити новий світовий рекорд надпровідності. Якийсь час навіть здавалося, що надпровідність при кімнатній температурі ось-ось зійде зі сторінок науково-фантастичних романів і стане реальністю. Але після декількох років бурхливого розвитку дослідження в галузі високотемпературних надпровідників почали сповільнюватися.

В даний час світовий рекорд для високотемпературних надпровідників належить речовині, який представляє собою складний оксид міді, кальцію, барію, талію та ртуті, яка стає надпровідним при 138 До (-135 °С). Ця відносно висока температура все ще дуже далека від кімнатної. Але і це-важливий рубіж. Азот стає рідким при температурі 77 К, а рідкий азот коштує приблизно стільки ж, скільки звичайне молоко. Тому для охолоджування високотемпературних надпровідників можна використати звичайний рідкий азот, це недорого. (Зрозуміло, надпровідники, залишаються такими і при кімнатній температурі, зовсім не потребують охолодження.)

Неприємно інше. В даний час не існує теорії, яка пояснювала б властивості високотемпературних надпровідників. Більш того, підприємливого фізика, який зуміє пояснити, як вони працюють, чекає Нобелівська премія. (У відомих високотемпературних надпровідниках атоми організовані в чітко виражені шари. Багато фізики припускають, що саме шаруватість керамічного матеріалу дає можливість електронам вільно пересуватися всередині кожного шару, створюючи таким чином надпровідність. Але як саме і чому це відбувається - досі загадка.)

Недолік знань змушує фізиків шукати нові високотемпературні надпровідники по-старому, методом проб і помилок. Це означає, що горезвісна надпровідність при кімнатній температурі може бути відкрита коли завгодно-завтра, через рік, або взагалі ніколи. Ніхто не знає, коли буде знайдено речовину з такими властивостями і буде воно знайдено взагалі.

Але якщо надпровідники при кімнатній температурі будуть відкриті, їх відкриття, швидше за все, викличе величезну хвилю нових винаходів і комерційних додатків. Звичайними, можливо, стануть магнітні поля, в мільйон разів сильніші, ніж магнітне поле Землі (яке становить 0,5 Гс).

Одне з властивостей, притаманних усім сверхпроводникам, носить назву ефекту Мейснера. Якщо помістити магніт над надпровідником, магніт зависне в повітрі, наче підтримуваний якоюсь невидимою силою. [Причина ефекту Мейснера полягає в тому, що магніт має властивість створювати всередині надпровідника власне «дзеркальне відображення», так що справжній магніт і його відображення починають відштовхуватися один від одного. Ще одне наочне пояснення цього ефекту - в тому, що надпровідник непроникний для магнітного поля. Він як би виштовхує магнітне поле. Тому, якщо помістити магніт над надпровідником, силові лінії магніту при контакті з надпровідником спотворяться. Ці силові лінії і будуть виштовхувати магніт вгору, змушуючи його левітувати.)

Якщо людство отримає можливість використовувати ефект Мейснера, то можна уявити шосе майбутнього з покриттям з такої спеціальної кераміки. Тоді за допомогою магнітів, розміщених у нас на поясі або на днище автомобіля, ми зможемо чарівним чином парити над дорогою і нестися до місця призначення без всякого тертя або втрат енергії.

Ефект Мейснера працює тільки з магнітними матеріалами, такими як метали, Але можна використовувати надпровідникових магніти і для левитирования немагнітних матеріалів, відомих як парамагнетики або диамагнетики. Ці речовини самі по собі не володіють магнітними властивостями; вони знаходять їх тільки в присутності і під впливом зовнішнього магнітного поля. Парамагнетики притягуються зовнішнім магнітом, диамагнетики відштовхуються.

Вода, наприклад, диамагнетик. Оскільки всі живі істоти складаються з води, вони теж можуть левітувати в присутності потужного магнітного поля. У полі з магнітною індукцією близько 15 Т (30 000 разів більш потужному, ніж магнітне поле Землі) вченим вже вдалося змусити левітіровать невеликих тварин, таких як жаби. Але якщо надпровідність при кімнатній температурі стане реальністю, можна буде піднімати в повітря і великі немагнітні об'єкти, користуючись їх діамагнітними властивостями.

На закінчення відзначимо, що силові поля в тому вигляді, в якому їх зазвичай описує фантастична література, не узгоджуються з описом чотирьох фундаментальних взаємодій у Всесвіті. Але можна припустити, що людині вдасться імітувати багато властивості цих вигаданих полів за допомогою багатошарових щитів, що включають в себе плазмові вікна, лазерні завіси, вуглецеві нанотрубки і речовини із змінною прозорістю. Але реально такий щит може бути розроблений лише через кілька десятиліть, а то й через століття. І в разі, якщо надпровідність при кімнатній температурі буде виявлена, у людства з'явиться можливість використовувати потужні магнітні поля; можливо, з їх допомогою вдасться підняти в повітря автомобілі та потяги, як ми бачимо у фантастичних фільмах.

Беручи все це до уваги, я б відніс силові поля до I класу неможливості, тобто визначив їх як щось неможливе для сьогоднішніх технологій, але реалізується в модифікованій формі протягом найближчого століття або близько того.
Ком-ев: 0 Автор: admin
Ви читаєте новину Физика невозможного - Защитное силовое поле якщо Вам сподобалася стаття Физика невозможного - Защитное силовое поле, прокоментируйте її.
html-посилання на публікацію
BB-посилання на публікацію
Пряме посилання на публікацію

Додайте коментар