Jėgos laukas buvo išrastas siekiant apsaugoti nuo sprogimo bangų 2015 m. kovo 24 d

Amerikiečių kompanija „Boeing“ užpatentavo technologiją, kuri iki šiol buvo laikoma mokslinės fantastikos romanų provincija – jėgos lauko sistemą, galinčią apsaugoti įvairius objektus, įskaitant pastatus, automobilius ar lėktuvus, nuo sprogimo bangos. Apie tai pranešama JAV patentų biuro svetainėje.

Veikimo principu veikiantis „Boeing“ išradimas primena energetinius skydus, kurie daugeliui pažįstami iš „Žvaigždžių karų“ filmų sagos filmų. Specialus jutiklis aptinka sprogimo šaltinį, po kurio pradeda veikti lankinio elektromagnetinio lauko generatorius. Naudodama lazerius, elektrą ir mikrobangų spinduliuotę, sistema jonizuoja nedidelį oro plotą ir sukuria plazmos lauką sprogimo bangos kelyje.

„Ši technologija sumažins smūginės bangos energiją, sukurdama specialią terpę jos kelyje, kuri bent dalį jos atspindės, lūžys, sugers ir nukreips“, – sakoma licencijavimo dokumento tekste.

Toks „skydas“ teoriškai apsaugos jus nuo galingiausių oro virpesių, bet ne nuo šalia sprogstančių kulkų ar sviedinio fragmentų. Aplink objektą nebus įmanoma nuolat palaikyti apsauginio „kokono“. Faktas yra tas, kad sistemos veikimo metu oras tampa labai karštas. Be kita ko, jėgos laukas taip pat atspindi šviesą, atimdamas matomumą visiems, esantiems plazmos pastogėje.

Tačiau čia ne viskas paprasta.

Nuoroda:

« Jutiklis, generuojantis signalą, kad būtų galima aptikti bent vieną sprogimą, galintį sukelti smūgio bangą, kuri gali nukeliauti per skystį į apsaugotą sritį. Jutiklis gali nustatyti sprogimo vietą ir laiką“, – sakoma įrenginio aprašyme patente.

« Taip pat lanko generatorius, kuris veikia kartu su jutikliu ir yra naudojamas bangos signalui nustatyti. Generatorius gali reaguoti į šilumą pasirinktoje skysčio srityje ir akimirksniu sukurti antrą, trumpalaikį skystį, kitokį nei pirmasis, kuris yra tarp smūgio bangos ir apsaugotos srities.».

Štai ką rašo interneto vartotojai:

Mofack, RU 03.24.15 14:10
Hmm, ar yra kokių nors problemų su našumu? Pasirodo, kad tokio mėšlo maitinimo šaltinis turi sukurti tokią galingą momentinę iškrovą.

sanches80, RU 03.24.15 15:17
Jei atsižvelgsime į tai, kad šiuolaikinėse kovose sprogimo banga paveikia nedaug dalykų, tai šio stebuklo vertė, švelniai tariant, nėra didelė. Ar branduoliniam sprogimui svarbiausia yra banga, bet kažkas man sako, kad šios pepelatai nelabai sulaikys branduolinio sprogimo bangą

Hayama, RU 03.24.15 15:36
Šio gaminio sudėtingumą galima palyginti tik su jo nenaudingumu...

STRANNIK, ru 24.03.15 17:03
Dar viena galaktikos pergalė.
„Naudojant lazerius, elektrą ir mikrobangų krosnelę... atsispindės, lūžys, sugers ir nukreips“.
Visas komplektas viename buteliuke. Golim nesąmonė. Kaip galaktikos pepelatai.
Pagrindinis tikslas – atnaujinti pastaraisiais metais labai išblėsusį UWB, kaip neginčijamo karinių technologijų lyderio, įvaizdį.
Ir tuo pačiu pateisinti tešlos gėrimą mokesčių mokėtojo akyse.

Alanv, RU 03.24.15 18:47

Vaikinai. bet niekas nepagalvojo, kam šito pepelato IŠ VISO GALI REIKIA, NET jei sustabdo smūgio bangą? Apsaugoti nuo sprogstamojo sprogmens gabalo, suvynioto į laikraštį??? Mat likusieji sprogmenys į vietą dažniausiai atgabenami kažkuo arti sviedinio (arba turi skeveldrų jūrą), kurių šis triukas neatlaikys...
Nors aš nesuprantu, kaip plazmoje gali būti sprogimo banga IŠ ESMĖS... Kaip labai nepusiausvyrinis šildymas su "priešinio sprogimo" efektu??? Be to, „naudodama lazerius, elektrą ir mikrobangų spinduliuotę, sistema jonizuoja nedidelį oro plotą ir sukuria plazmos lauką sprogimo bangos kelyje“. Bet mums reikia visapusės apsaugos...
KMC yra teorinis išradimas, kuris neturi realaus pritaikymo.

Instrukcijos

Paimkite dvi baterijas ir prijunkite jas elektros juosta. Prijunkite baterijas taip, kad jų galai būtų skirtingi, tai yra, pliusas būtų priešingas minusui ir atvirkščiai. Naudokite sąvaržėlę, kad pritvirtintumėte laidą prie kiekvienos baterijos galo. Tada uždėkite vieną iš sąvaržėlių ant baterijų. Jei sąvaržėlė nepasiekia kiekvienos sąvaržėlės centro, gali tekti ją sulenkti iki tinkamo ilgio. Pritvirtinkite konstrukciją lipnia juosta. Įsitikinkite, kad laidų galai yra aiškūs, o sąvaržėlės kraštas siekia kiekvienos baterijos centrą. Prijunkite baterijas iš viršaus, tą patį padarykite kitoje pusėje.

Paimkite varinę vielą. Palikite maždaug 15 centimetrų vielos tiesios, tada pradėkite vynioti aplink stiklinį puodelį. Padarykite apie 10 apsisukimų. Palikite dar 15 centimetrų tiesiai. Prijunkite vieną iš maitinimo šaltinio laidų prie vieno iš laisvųjų gautos varinės ritės galų. Įsitikinkite, kad laidai yra gerai sujungti vienas su kitu. Prijungus, grandinė sukuria magnetinį lauke. Kitą maitinimo laidą prijunkite prie varinio laido.

Kai srovė teka per ritę, viduje esanti ritė bus įmagnetinta. Sąvaržėlės sulips, o šaukšto, šakutės ar atsuktuvo dalys įsimagnetins ir pritrauks kitus metalinius daiktus, kol į ritę bus tiekiama srovė.

Atkreipkite dėmesį

Ritė gali būti karšta. Įsitikinkite, kad netoliese nėra degių medžiagų ir būkite atsargūs, kad nenudegintumėte odos.

Naudingi patarimai

Lengviausiai įmagnetinamas metalas yra geležis. Tikrindami lauką nesirinkite aliuminio ar vario.

Norint sukurti elektromagnetinį lauką, reikia priversti jo šaltinį spinduliuoti. Tuo pačiu metu jis turi sukurti dviejų laukų, elektrinio ir magnetinio, derinį, kuris gali sklisti erdvėje, generuodamas vienas kitą. Elektromagnetinis laukas gali sklisti erdvėje elektromagnetinės bangos pavidalu.

Jums reikės

- izoliuotas laidas;
- nagas;
- du laidininkai;
- Ruhmkorff ritė.

Instrukcijos

Paimkite izoliuotą laidą su maža varža, geriausiai tinka varis. Apvyniokite jį aplink plieninę šerdį, kurios ilgis yra 100 mm (šimtas kvadratinių metrų). Prijunkite laidą prie maitinimo šaltinio; tiks įprasta baterija. Atsiras elektra lauke, kuri jame generuos elektros srovę.

Nukreiptas įkrauto (elektros srovės) judėjimas savo ruožtu sukels magnetinį lauke, kuris bus sutelktas į plieninę šerdį, aplink ją apvyniota viela. Šerdis transformuoja ir pritraukia feromagnetus (nikelį, kobaltą ir kt.). Gautas lauke gali būti vadinamas elektromagnetiniu, nes elektrinis lauke magnetinis.

Norint gauti klasikinį elektromagnetinį lauką, būtinas tiek elektrinis, tiek magnetinis lauke laikui bėgant pasikeitė, vėliau elektra lauke generuos magnetines ir atvirkščiai. Norėdami tai padaryti, judančius įkrovimus reikia paspartinti. Lengviausias būdas tai padaryti – priversti juos dvejoti. Todėl norint gauti elektromagnetinį lauką, pakanka paimti laidininką ir prijungti jį prie įprasto buitinio tinklo. Bet jis bus toks mažas, kad jo nebus įmanoma išmatuoti instrumentais.

Norėdami gauti pakankamai galingą magnetinį lauką, pagaminkite Hertz vibratorių. Norėdami tai padaryti, paimkite du lygius vienodus laidininkus ir pritvirtinkite juos taip, kad tarpas tarp jų būtų 7 mm. Tai bus atvira virpesių grandinė su mažu elektros pajėgumu. Prijunkite kiekvieną laidininką prie Ruhmkorff spaustukų (tai leidžia priimti aukštos įtampos impulsus). Prijunkite grandinę prie akumuliatoriaus. Iškrovos prasidės kibirkšties tarpe tarp laidininkų, o pats vibratorius taps elektromagnetinio lauko šaltiniu.

Video tema

Diegiant naujas technologijas ir plačiai naudojant elektros energiją, atsirado dirbtiniai elektromagnetiniai laukai, kurie dažniausiai daro žalingą poveikį žmogui ir aplinkai. Šie fiziniai laukai atsiranda ten, kur yra judančių krūvių.

Elektromagnetinio lauko prigimtis

Elektromagnetinis laukas yra ypatinga materijos rūšis. Jis atsiranda aplink laidininkus, kuriais juda elektros krūviai. Jėgos laukas susideda iš dviejų nepriklausomų laukų – magnetinio ir elektrinio, kurie negali egzistuoti atskirai vienas nuo kito. Kai atsiranda ir pasikeičia elektrinis laukas, jis visada sukuria magnetinį lauką.

Vienas pirmųjų, XIX amžiaus viduryje tyrinėjusių kintamų laukų prigimtį, buvo Jamesas Maxwellas, kuriam priskiriama elektromagnetinio lauko teorijos sukūrimas. Mokslininkas parodė, kad su pagreičiu judantys elektros krūviai sukuria elektrinį lauką. Ją pakeitus sukuriamas magnetinių jėgų laukas.

Kintamo magnetinio lauko šaltinis gali būti magnetas, jei jis pajudinamas, taip pat elektros krūvis, kuris svyruoja arba juda su pagreičiu. Jei krūvis juda pastoviu greičiu, tai laidininku teka pastovi srovė, kuriai būdingas pastovus magnetinis laukas. Sklindantis erdvėje, elektromagnetinis laukas perduoda energiją, kuri priklauso nuo srovės stiprumo laidininke ir skleidžiamų bangų dažnio.

Elektromagnetinio lauko poveikis žmogui

Visos žmogaus sukurtų techninių sistemų sukurtos elektromagnetinės spinduliuotės lygis daug kartų viršija natūralią planetos spinduliuotę. Tai terminis efektas, galintis sukelti kūno audinių perkaitimą ir negrįžtamų pasekmių. Pavyzdžiui, ilgai naudojantis mobiliuoju telefonu, kuris yra spinduliuotės šaltinis, gali padidėti smegenų ir akies lęšiuko temperatūra.

Elektromagnetiniai laukai, susidarantys naudojant buitinius prietaisus, gali sukelti piktybinių navikų atsiradimą. Tai ypač pasakytina apie vaikų kūną. Žmogaus ilgalaikis buvimas šalia elektromagnetinių bangų šaltinio mažina imuninės sistemos efektyvumą ir sukelia širdies bei kraujagyslių ligas.

Žinoma, neįmanoma visiškai atsisakyti techninių priemonių, kurios yra elektromagnetinių laukų šaltinis, naudojimo. Tačiau galite pasinaudoti paprasčiausiomis prevencinėmis priemonėmis, pavyzdžiui, naudokite telefoną tik su ausinėmis, o panaudoję įrangą nepalikite prietaisų laidų elektros lizduose. Kasdieniame gyvenime rekomenduojama naudoti ilginamuosius laidus ir laidus, kurie turi apsauginį ekranavimą.

Apsauginis jėgos laukas

I. Jei iškilus, bet pagyvenęs mokslininkas teigia, kad tam tikras reiškinys yra įmanomas, jis tikriausiai yra teisus. Jeigu jis teigia, kad tam tikras reiškinys neįmanomas, labai tikėtina, kad jis klysta.

II. Vienintelis būdas apibrėžti galimo ribas – turėti drąsos skverbtis į tą pusę, į neįmanomą.

III. Bet kuri pakankamai pažangi technologija neatskiriama nuo magijos.

Arthuro C. Clarke'o trys dėsniai

"Pakelkite savo skydus!" - tai pirmasis įsakymas, kurį kapitonas Kirkas aštriu balsu duoda savo įgulai nesibaigiančioje serijoje „Žvaigždžių kelias“; Įsakymams paklūstanti įgula aktyvuoja jėgos laukus, skirtus apsaugoti erdvėlaivį Enterprise nuo priešo ugnies.

Jėgos laukai yra tokie svarbūs „Star Trek“ istorijoje, kad jų būsena gali nulemti mūšio baigtį. Kai jėgos lauko energija išsenka, Įmonės korpusas pradeda gauti smūgius, kuo toliau, tuo labiau gniuždo; galiausiai pralaimėjimas tampa neišvengiamas.

Taigi, kas yra apsauginis jėgos laukas? Mokslinėje fantastikoje tai apgaulingai paprastas dalykas: plonas, nematomas, bet nepramušamas barjeras, galintis vienodai lengvai nukreipti lazerio spindulius ir raketas. Iš pirmo žvilgsnio jėgos laukas atrodo toks paprastas, kad jo pagrindu sukurtų – ir netrukus – kovinių skydų kūrimas atrodo neišvengiamas. Tik tikitės, kad ne šiandien ar rytoj koks nors iniciatyvus išradėjas praneš, kad jam pavyko įgyti apsauginį jėgos lauką. Tačiau tiesa yra daug sudėtingesnė.

Kaip ir Edisono lemputė, sukėlusi revoliuciją šiuolaikinėje civilizacijoje, jėgos laukas gali stipriai paveikti kiekvieną mūsų gyvenimo aspektą. Kariuomenė panaudotų jėgos lauką, kad taptų nepažeidžiama, panaudodama jį nepramušamam skydui nuo priešo raketų ir kulkų sukurti. Teoriškai vieno mygtuko paspaudimu būtų galima sukurti tiltus, stulbinančius greitkelius ir kelius. Dykumoje tarsi burtų keliu atsirastų ištisi miestai; viskas juose, iki pat dangoraižių, būtų pastatyta tik iš jėgos laukų. Jėgos laukų kupolai virš miestų leistų jų gyventojams savavališkai kontroliuoti oro reiškinius – audros vėjus, sniego audras, viesulus. Po patikimu jėgos lauko baldakimu būtų galima statyti miestus net vandenynų dugne. Stiklas, plienas ir betonas galėtų būti visiškai pašalinti, visas statybines medžiagas pakeičiant jėgos laukais.

Tačiau, kaip bebūtų keista, jėgos laukas pasirodo esąs vienas iš tų reiškinių, kuriuos itin sunku atkurti laboratorijoje. Kai kurie fizikai netgi mano, kad to iš viso negalima padaryti nepakeitus jo savybių.

Fizinio lauko samprata kilusi iš didžiojo XIX amžiaus britų mokslininko darbų. Michaelas Faradėjus.

Faradėjaus tėvai priklausė darbininkų klasei (jo tėvas buvo kalvis). Jis pats 1800-ųjų pradžioje. buvo knygrišio mokinys ir išgyveno gana apgailėtiną gyvenimą. Tačiau jaunąjį Faradėjų sužavėjo neseniai įvykęs milžiniškas mokslo proveržis – dviejų naujų jėgų – elektros ir magnetizmo – paslaptingų savybių atradimas. Jis noriai įsisavino visą turimą informaciją šiais klausimais ir lankė profesoriaus Humphry Davy iš Londono karališkosios institucijos paskaitas.

Profesorius Davy kartą rimtai susižeidė akis per cheminį eksperimentą, kuris buvo nesėkmingas; reikėjo sekretoriaus, ir jis pasamdė Faradėjų šioms pareigoms. Pamažu jaunuolis įgijo Karališkosios institucijos mokslininkų pasitikėjimą ir jam buvo suteikta galimybė pačiam atlikti svarbius eksperimentus, nors jam dažnai tekdavo ištverti atmestiną požiūrį. Bėgant metams profesorius Deivis vis labiau pavydėjo savo talentingo jauno padėjėjo, kuris iš pradžių buvo laikomas kylančia žvaigžde eksperimentiniuose sluoksniuose, sėkmės, o laikui bėgant užtemdė paties Davy šlovę. Tik po Davy mirties 1829 m. Faradėjus įgijo mokslinę laisvę ir padarė daugybę nuostabių atradimų. Jų rezultatas – sukurti elektros generatoriai, aprūpinantys energija ištisus miestus ir pakeitę pasaulio civilizacijos kursą.

Didžiausių Faradėjaus atradimų raktas buvo jėgos arba fiziniai laukai. Jei ant magneto uždėsite geležies drožles ir jį pakratysite, pamatysite, kad drožlės išsidėsčiusios panašiai į voratinklį ir užima visą erdvę aplink magnetą. „Tinklo gijos“ yra Faradėjaus jėgos linijos. Jie aiškiai parodo, kaip erdvėje pasiskirsto elektriniai ir magnetiniai laukai. Pavyzdžiui, jei grafiškai pavaizduosite Žemės magnetinį lauką, pamatysite, kad linijos ateina iš kažkur Šiaurės ašigalio regione, o tada grįžta ir grįžta į žemę Pietų ašigalio regione. Panašiai, jei perkūnijos metu nubrėžiate žaibo elektrinio lauko linijas, pamatysite, kad jos susilieja žaibo smaigalyje.

Tuščia vieta Faradėjaus nebuvo tuščia; jis buvo užpildytas jėgos linijomis, kuriomis buvo galima priversti judėti tolimus objektus.

(Skurdus Faradėjaus jaunystė trukdė jam įgyti formalų išsilavinimą, jis praktiškai neturėjo supratimo apie matematiką; dėl to jo sąsiuviniai buvo užpildyti ne lygtimis ir formulėmis, o ranka nubraižytomis lauko linijų diagramomis. Ironiška, kad tai buvo jo matematinio išsilavinimo trūkumas, dėl kurio jis sukūrė nuostabias jėgų linijas, kurias šiandien galima pamatyti bet kuriame fizikos vadovėlyje. Fizinis vaizdas moksle dažnai yra svarbesnis nei matematinis aparatas, naudojamas jam apibūdinti.)

Istorikai pateikė daug prielaidų apie tai, kas tiksliai paskatino Faradėjų atrasti fizikinius laukus – vieną iš svarbiausių sąvokų viso pasaulio mokslo istorijoje. Beveik visa šiuolaikinė fizika be išimties parašyta Faradėjaus laukų kalba. 1831 m. Faradėjus padarė pagrindinį atradimą fizinių laukų srityje, kuris amžiams pakeitė mūsų civilizaciją. Vieną dieną, nešdamas magnetą – vaikišką žaislą – virš vielinio rėmo, pastebėjo, kad rėme kyla elektros srovė, nors magnetas su juo nesiliečia. Tai reiškė, kad nematomas magneto laukas per atstumą gali priversti elektronus judėti ir sukurti srovę.

Faradėjaus jėgos laukai, kurie iki tol buvo laikomi nenaudingais paveikslais, tuščios vaizduotės vaisiumi, pasirodė esąs tikra materiali jėga, galinti judinti objektus ir generuoti energiją. Šiandien galime tvirtai pasakyti: šviesos šaltinis, kurį naudojate skaitydami šį puslapį, energiją gauna iš Faradėjaus atradimų elektromagnetizmo srityje. Besisukantis magnetas sukuria lauką, kuris stumia elektronus laidininke ir priverčia juos judėti, sukurdamas elektros srovę, kurią vėliau galima panaudoti elektros lemputei maitinti. Šiuo principu veikia elektros generatoriai, aprūpinantys energiją miestams visame pasaulyje. Pavyzdžiui, vandens srautas, krintantis iš užtvankos, priverčia suktis milžinišką magnetą turbinoje; magnetas stumia elektronus laidoje, sudarydamas elektros srovę; srovė savo ruožtu aukštos įtampos laidais teka į mūsų namus.

Kitaip tariant, Michaelo Faradėjaus jėgos laukai yra tos jėgos, kurios varo šiuolaikinę civilizaciją, visas jos apraiškas – nuo elektrinių lokomotyvų iki naujausių skaičiavimo sistemų, interneto ir kišeninių kompiuterių.

Jau pusantro šimtmečio Faradėjaus fizikiniai laukai įkvėpė fizikus tolesniems tyrimams. Pavyzdžiui, Einšteinas buvo jų taip paveiktas, kad savo gravitacijos teoriją suformulavo fizikinių laukų kalba. Faradėjaus darbai man taip pat padarė stiprų įspūdį. Prieš keletą metų sėkmingai suformulavau stygų teoriją Faradėjaus fizikinių laukų prasme, taip padėdamas pamatus lauko stygų teorijai. Fizikoje sakyti, kad kažkas mąsto jėgos linijomis, reiškia tam žmogui rimtai pagirti.
Keturios pagrindinės sąveikos

Vienas didžiausių fizikos laimėjimų per pastaruosius du tūkstantmečius buvo keturių visatą valdančių sąveikų tipų nustatymas ir apibrėžimas. Visus juos galima apibūdinti laukų kalba, kurią mes skolingi Faraday. Tačiau, deja, nė viena iš keturių rūšių neturi visų jėgos laukų savybių, aprašytų daugumoje mokslinės fantastikos kūrinių. Išvardinkime šias sąveikos rūšis.

1. Gravitacija. Tyli jėga, kuri neleidžia mūsų kojoms palikti atramos. Jis neleidžia Žemei ir žvaigždėms subyrėti ir padeda išlaikyti Saulės sistemos ir Galaktikos vientisumą. Be gravitacijos planetos sukimasis nustumtų mus nuo Žemės ir į kosmosą 1000 mylių per valandą greičiu. Problema ta, kad gravitacijos savybės yra visiškai priešingos fantastinių jėgos laukų savybėms. Gravitacija yra traukos, o ne atstūmimo jėga; jis labai silpnas – žinoma, palyginti; jis veikia didžiuliais astronominiais atstumais. Kitaip tariant, tai yra beveik visiška priešingybė plokščiam, plonam, nepramušamam barjerui, kurį galima rasti beveik bet kuriame mokslinės fantastikos romane ar filme. Pavyzdžiui, plunksną prie grindų traukia ištisa planeta – Žemė, bet mes galime nesunkiai įveikti Žemės gravitaciją ir vienu pirštu pakelti plunksną. Vieno iš mūsų pirštų smūgis gali įveikti visos planetos gravitacijos jėgą, kuri sveria daugiau nei šešis trilijonus kilogramų.

2. Elektromagnetizmas (EM). Jėga, kuri apšviečia mūsų miestus. Lazeriai, radijas, televizija, šiuolaikinė elektronika, kompiuteriai, internetas, elektra, magnetizmas – visa tai yra elektromagnetinės sąveikos pasireiškimo pasekmės. Galbūt tai yra pati naudingiausia jėga, kurią žmonijai pavyko panaudoti per visą savo istoriją. Skirtingai nuo gravitacijos, ji gali veikti ir kaip trauka, ir kaip atstūmimas. Tačiau jis netinka jėgos lauko vaidmeniui dėl kelių priežasčių. Pirma, jį galima lengvai neutralizuoti. Pavyzdžiui, plastikas ar bet kuri kita nelaidžia medžiaga lengvai prasiskverbs į galingą elektrinį ar magnetinį lauką. Pro jį laisvai praskris į magnetinį lauką įmestas plastiko gabalas. Antra, elektromagnetizmas veikia dideliais atstumais ir nėra lengva susikoncentruoti plokštumoje. EM sąveikos dėsniai aprašyti Jameso Clerko Maxwello lygtimis ir atrodo, kad jėgos laukai nėra šių lygčių sprendimas.

3 ir 4. Stiprioji ir silpnoji branduolių sąveika. Silpna sąveika yra radioaktyvaus skilimo jėga, ta, kuri įkaitina radioaktyviąją Žemės šerdį. Ši jėga yra už ugnikalnių išsiveržimų, žemės drebėjimų ir žemyninių plokščių dreifo. Stipri sąveika neleidžia atominiams branduoliams subyrėti; jis aprūpina energiją saulei ir žvaigždėms ir yra atsakingas už visatos apšvietimą. Problema ta, kad branduolinė jėga veikia tik labai mažais atstumais, daugiausia atomo branduolyje. Jis taip stipriai susietas su pačios šerdies savybėmis, kad jį itin sunku kontroliuoti. Šiuo metu žinome tik du būdus, kaip paveikti šią sąveiką: galime suskaidyti subatominę dalelę į gabalus greitintuve arba susprogdinti atominę bombą.

Nors mokslinės fantastikos jėgos laukai nepaklūsta žinomiems fizikos dėsniams, vis dar yra spragų, dėl kurių ateityje greičiausiai bus galima sukurti jėgos lauką. Pirma, galbūt yra penktasis esminės sąveikos tipas, kurio laboratorijoje dar niekas negalėjo pamatyti. Pavyzdžiui, gali pasirodyti, kad ši sąveika veikia tik kelių colių atstumu iki pėdos, o ne astronominiais atstumais. (Tačiau pirmieji bandymai atrasti penktąjį sąveikos tipą davė neigiamų rezultatų.)

Antra, galime padaryti, kad plazma imituotų kai kurias jėgos lauko savybes. Plazma yra „ketvirtoji materijos būsena“. Pirmosios trys mums žinomos materijos būsenos yra kieta, skysta ir dujinė; tačiau labiausiai paplitusi materijos forma Visatoje yra plazma: dujos, sudarytos iš jonizuotų atomų. Atomai plazmoje nėra sujungti vienas su kitu ir neturi elektronų, todėl turi elektros krūvį. Juos galima lengvai valdyti naudojant elektrinius ir magnetinius laukus.

Regimoji visatos materija didžiąja dalimi egzistuoja įvairių tipų plazmos pavidalu; iš jo susidaro saulė, žvaigždės ir tarpžvaigždinės dujos. Įprastame gyvenime mes beveik niekada nesusiduriame su plazma, nes Žemėje šis reiškinys yra retas; tačiau plazmą galima pamatyti. Norėdami tai padaryti, tiesiog pažiūrėkite į žaibą, saulę ar plazminio televizoriaus ekraną.
Plazminiai langai

Kaip minėta aukščiau, jei pašildysite dujas iki pakankamai aukštos temperatūros ir taip gausite plazmą, tada magnetinių ir elektrinių laukų pagalba bus galima jas išlaikyti ir suteikti formą. Pavyzdžiui, plazma gali būti suformuota į lakštą arba lango stiklą. Be to, toks „plazminis langas“ gali būti naudojamas kaip pertvara tarp vakuumo ir įprasto oro. Iš esmės tokiu būdu erdvėlaivio viduje būtų galima sulaikyti orą, neleidžiant jam ištrūkti į kosmosą; Šiuo atveju plazma sudaro patogų skaidrų apvalkalą, ribą tarp atviros erdvės ir laivo.

„Star Trek“ serijoje jėgos laukas naudojamas ypač norint izoliuoti skyrių, kuriame yra nedidelis erdvėlaivis, ir paleisti iš kosmoso. Ir tai ne tik gudrus triukas norint sutaupyti pinigų dekoracijoms; galima sukurti tokią skaidrią nematomą plėvelę.

Plazmos langą 1995 metais išrado fizikas Eddie Gershkovich Brookhaven nacionalinėje laboratorijoje (Long Island, Niujorkas). Šis prietaisas buvo sukurtas sprendžiant kitą problemą - metalų suvirinimo naudojant elektronų pluoštą problemą. Suvirintojo acetileno degiklis išlydo metalą karštų dujų srove, o tada sujungia metalo gabalus. Yra žinoma, kad elektronų pluoštas gali suvirinti metalus greičiau, švariau ir pigiau nei įprastiniais suvirinimo būdais. Pagrindinė elektroninio suvirinimo būdo problema yra ta, kad jis turi būti atliekamas vakuume. Šis reikalavimas sukelia didelių nepatogumų, nes reikia statyti vakuuminę kamerą – galbūt viso kambario dydžio.

Norėdami išspręsti šią problemą, gydytojas Gershkovich išrado plazminį langą. Šis prietaisas yra tik 3 pėdų aukščio ir 1 pėdos skersmens; jis įkaitina dujas iki 6500 °C temperatūros ir taip sukuria plazmą, kurią iš karto sulaiko elektriniai ir magnetiniai laukai. Plazmos dalelės, kaip ir bet kokių dujų dalelės, daro slėgį, kuris neleidžia orui įsiveržti ir užpildyti vakuuminę kamerą. (Jei plazmos lange naudojate argoną, jis skleidžia melsvą švytėjimą, kaip ir jėgos laukas „Star Trek“.)

Akivaizdu, kad plazminis langas bus plačiai pritaikytas kosmoso pramonėje ir pramonėje. Net pramonėje mikroapdirbimui ir sausam ėsdinimui dažnai reikalingas vakuumas, tačiau jo naudojimas gamybos procese gali būti labai brangus. Tačiau dabar, išradus plazminį langą, vieno mygtuko paspaudimu laikyti vakuumą bus lengva ir nebrangu.

Bet ar plazminis langas gali būti naudojamas kaip nepralaidus skydas? Ar tai apsaugos jus nuo šūvio? Galima įsivaizduoti, kad ateityje atsiras plazminiai langai, kurių energija ir temperatūra yra daug didesnė, užtenka išgaruoti į juos patenkančius objektus. Tačiau norint sukurti tikroviškesnį jėgos lauką, kurio charakteristikos žinomos iš mokslinės fantastikos kūrinių, reikės kelių technologijų daugiasluoksnio derinio. Kiekvienas sluoksnis atskirai gali būti nepakankamas, kad sustabdytų patrankos sviedinį, tačiau gali pakakti kelių sluoksnių kartu.

Pabandykime įsivaizduoti tokio jėgos lauko struktūrą. Išorinis sluoksnis, pavyzdžiui, perkrautas plazminis langas, pašildomas iki temperatūros, pakankamos metalams išgaruoti. Antrasis sluoksnis gali būti didelės energijos lazerio spindulių uždanga. Tokia tūkstančių susikertančių lazerio spindulių uždanga sukurtų erdvinę gardelę, kuri šildytų pro ją einančius objektus ir efektyviai juos išgarintų. Daugiau apie lazerius kalbėsime kitame skyriuje.

Be to, už lazerinės užuolaidos galite įsivaizduoti erdvinę „anglies nanovamzdelių“ gardelę – mažyčius vamzdelius, susidedančius iš atskirų anglies atomų, kurių sienelės yra vieno atomo storio. Tokiu būdu vamzdžiai yra daug kartų stipresni už plieną. Šiuo metu ilgiausias pasaulyje pagamintas anglies nanovamzdelis yra tik apie 15 mm ilgio, tačiau jau galime įsivaizduoti dieną, kai galėsime sukurti savavališko ilgio anglies nanovamzdelius. Tarkime, kad iš anglies nanovamzdelių bus galima nupinti erdvinį tinklą; tokiu atveju gauname itin patvarų ekraną, galintį atspindėti daugumą objektų. Šis ekranas bus nematomas, nes kiekvienas atskiras nanovamzdelis savo storiu prilygsta atomui, tačiau erdvinis anglies nanovamzdelių tinklas savo stiprumu pranoks bet kurią kitą medžiagą.

Taigi, turime pagrindo manyti, kad plazminio lango, lazerinės užuolaidos ir anglies nanovamzdelio ekrano derinys galėtų būti pagrindas sukurti beveik nepramušamą nematomą sieną.

Tačiau net ir toks daugiasluoksnis skydas nesugebėtų pademonstruoti visų savybių, kurias mokslinė fantastika priskiria jėgos laukui. Taigi, jis bus skaidrus, o tai reiškia, kad jis negalės sustabdyti lazerio spindulio. Mūšyje su lazerinėmis patrankomis mūsų daugiasluoksniai skydai bus nenaudingi.

Norint sustabdyti lazerio spindulį, ekranas, be pirmiau minėtų, turi turėti stiprią „fotochromatiškumo“ arba kintamo skaidrumo savybę. Šiuo metu tokiomis savybėmis pasižyminčios medžiagos naudojamos gaminant akinius nuo saulės, kurie gali patamsėti veikiami UV spindulių. Kintamasis medžiagos skaidrumas pasiekiamas naudojant molekules, kurios gali egzistuoti bent dviejose būsenose. Vienoje molekulių būsenoje tokia medžiaga yra skaidri. Tačiau UV spinduliuotės įtakoje molekulės akimirksniu virsta kitokia būsena ir medžiaga praranda skaidrumą.

Galbūt kada nors mes, naudodami nanotechnologijas, galėsime gauti tokią stiprią medžiagą kaip anglies nanovamzdeliai, kuri gali pakeisti savo optines savybes veikiant lazerio spinduliui. Iš tokios medžiagos pagamintas skydas galės sustabdyti ne tik dalelių srautus ar ginklų sviedinius, bet ir lazerio smūgį. Tačiau šiuo metu nėra kintamų skaidrumo medžiagų, kurios galėtų sustabdyti lazerio spindulį.
Magnetinė levitacija

Mokslinėje fantastikoje jėgos laukai atlieka dar vieną funkciją, be to, kad atspindi spindulių ginklų atakas, būtent, jie tarnauja kaip atrama, leidžianti įveikti gravitacijos jėgą. Filme „Atgal į ateitį“ Michaelas Foxas važiuoja ant oro pagalvės; Šis daiktas visais atžvilgiais primena pažįstamą riedlentę, tik „važiuoja“ oru, virš žemės paviršiaus. Fiziniai dėsniai – tokius, kokius žinome šiandien – neleidžia įgyvendinti tokio antigravitacijos įtaiso (kaip matysime 10 skyriuje). Tačiau ateityje galime įsivaizduoti ir kitų prietaisų kūrimą – svyruojančias lentas ir sklandančius magnetinės levitacijos automobilius; Šios mašinos leis mums lengvai pakelti ir laikyti didelius daiktus. Ateityje, jei „kambario temperatūros superlaidumas“ taps prieinama realybe, žmonės galės levituoti objektus naudodami magnetinių laukų galią.

Jei nuolatinio magneto šiaurinį polių priartinsime prie kito panašaus magneto šiaurinio poliaus, magnetai atstums vienas kitą. (Jei vieną iš magnetų apverssime aukštyn kojomis ir atvestume jo pietinį polių į kito šiaurinį polių, abu magnetai pritrauks.) Tuo pačiu principu – kaip magnetų poliai atstumia – galima pakelti didžiulius svorius nuo žemės. Technologiškai pažangūs maglev traukiniai jau statomi keliose šalyse. Tokie traukiniai skuba ne bėgiais, o virš jų minimaliu atstumu; Jie laikomi pakabinti įprastų magnetų. Atrodo, kad traukiniai sklando ore ir dėl nulinės trinties gali pasiekti rekordinį greitį.

Pirmoji pasaulyje komercinė automatizuota maglev transporto sistema buvo paleista 1984 metais Didžiosios Britanijos mieste Birmingeme. Jis sujungė tarptautinį oro uosto terminalą ir netoliese esančią geležinkelio stotį. Magnetinės levitacijos traukiniai taip pat veikia Vokietijoje, Japonijoje ir Korėjoje, nors dauguma jų nėra skirti dideliam greičiui. Šanchajuje naujai paleistoje bėgių kelio atkarpoje pradėjo važiuoti pirmasis greitasis komercinis maglev traukinys; šis traukinys bėgiais juda iki 431 km/h greičiu. Japonijos maglev traukinys Jamanašio prefektūroje pasiekė 581 km/h greitį – žymiai greičiau nei įprasti traukiniai ant ratų.

Tačiau „Maglev“ įrenginiai yra labai brangūs. Vienas iš būdų padidinti jų efektyvumą – superlaidininkų naudojimas, kurie, atvėsę iki absoliutaus nulio temperatūros, visiškai praranda elektrinę varžą. Superlaidumo fenomeną 1911 metais atrado Heike Kamerlingh Onnes. Jo esmė buvo ta, kad kai kurios medžiagos, atvėsusios iki žemesnės nei 20 K temperatūros (20° virš absoliutaus nulio), praranda visą elektrinę varžą. Paprastai metalui vėsstant jo elektrinė varža palaipsniui mažėja. (Faktas tas, kad kryptingą elektronų judėjimą laidininke trukdo atsitiktiniai atomų virpesiai. Temperatūrai mažėjant atsitiktinių virpesių diapazonas mažėja, o elektra patiria mažesnį pasipriešinimą.) Tačiau Kamerlinghas Onnesas, jo paties nuostabai, atrado, kad kai kurių medžiagų atsparumas tam tikrai kritinei temperatūrai smarkiai sumažėja iki nulio.

Fizikai iš karto suprato gauto rezultato svarbą. Perduodami dideliais atstumais, elektros linijos praranda nemažą elektros energijos kiekį. Tačiau jei pasipriešinimą pavyktų pašalinti, elektra būtų beveik veltui perduodama į bet kurią vietą. Apskritai uždaroje grandinėje sužadinta elektros srovė galėtų joje cirkuliuoti neprarasdama energijos milijonus metų. Be to, iš šių nepaprastų srovių būtų nesunku sukurti neįtikėtinos galios magnetus. O su tokiais magnetais be pastangų būtų galima pakelti milžiniškus krovinius.

Nepaisant nuostabių superlaidininkų galimybių, jais labai sunku naudotis. Labai brangu laikyti didelius magnetus itin šaltų skysčių talpose. Kad skysčiai būtų šalti, reikės didžiulių šaltų gamyklų, dėl kurių superlaidžių magnetų kaina išaugs iki stratosferos aukščio ir jų naudojimas taps nuostolingas.

Tačiau vieną dieną fizikai gali sukurti medžiagą, kuri išsaugo superlaidžias savybes net kaitinama iki kambario temperatūros. Superlaidumas kambario temperatūroje yra kietojo kūno fizikų „šventasis gralis“. Tikėtina, kad tokių medžiagų gamyba bus antrosios pramonės revoliucijos pradžia. Galingi magnetiniai laukai, galintys plukdyti automobilius ir traukinius, taps tokie pigūs, kad net „skraidantys automobiliai“ gali būti ekonomiškai naudingi. Gali būti, kad išradus superlaidininkus, kurie išlaiko savo savybes kambario temperatūroje, fantastiški skraidantys automobiliai, kuriuos matome filmuose „Atgal į ateitį“, „Mažumos ataskaita“ ir „Žvaigždžių karai“, taps realybe.

Iš principo visai įmanoma, kad žmogus galėtų nešioti specialų diržą iš superlaidžių magnetų, kuris leistų laisvai levituoti virš žemės. Su tokiu diržu būtų galima skristi oru, kaip Supermenas. Tiesą sakant, superlaidumas kambario temperatūroje yra toks nuostabus reiškinys, kad tokių superlaidininkų išradimas ir naudojimas buvo aprašytas daugelyje mokslinės fantastikos romanų (pavyzdžiui, 1970 m. Larry Niveno sukurtame romanų serijoje „Ringworld“).

Ištisus dešimtmečius fizikai nesėkmingai ieškojo medžiagų, kurios kambario temperatūroje būtų superlaidžios. Tai buvo varginantis, nuobodus procesas – ieškojimas per bandymus ir klaidas, vienos medžiagos testavimas po kitos. Tačiau 1986 m. buvo atrasta nauja medžiagų klasė, vadinama „aukštos temperatūros superlaidininkais“; šios medžiagos įgavo superlaidumą 90° aukštesnėje nei absoliutaus nulio arba 90 K temperatūroje. Šis atradimas tapo tikra sensacija fizikos pasaulyje. Atrodė, kad šliuzo vartai atsivėrė. Mėnesį po mėnesio fizikai varžėsi tarpusavyje, bandydami nustatyti naują pasaulio superlaidumo rekordą. Kurį laiką net atrodė, kad kambario temperatūros superlaidumas tuoj iššoks iš mokslinės fantastikos romanų puslapių ir taps realybe. Tačiau po kelerių metų sparčios plėtros aukštos temperatūros superlaidininkų tyrimai pradėjo lėtėti.

Šiuo metu aukštatemperatūrių superlaidininkų pasaulio rekordas priklauso medžiagai, kuri yra sudėtingas vario, kalcio, bario, talio ir gyvsidabrio oksidas, kuris tampa superlaidus 138 K (-135 °C) temperatūroje. Ši palyginti aukšta temperatūra vis dar labai toli nuo kambario temperatūros. Tačiau tai taip pat svarbus etapas. Azotas tampa skystas 77 K temperatūroje, o skystas azotas kainuoja maždaug tiek pat, kiek įprastas pienas. Todėl aukštos temperatūros superlaidininkus galima naudoti įprastu skystu azotu, jis yra nebrangus. (Žinoma, superlaidininkams, kurie lieka superlaidininkais kambario temperatūroje, aušinimo visai nereikės.)

Dar kažkas nemalonu. Šiuo metu nėra teorijos, kuri paaiškintų aukštos temperatūros superlaidininkų savybes. Be to, Nobelio premija laukia iniciatyvaus fiziko, galinčio paaiškinti, kaip jie dirba. (Žinomuose aukštos temperatūros superlaidininkuose atomai yra suskirstyti į skirtingus sluoksnius. Daugelis fizikų teigia, kad būtent keraminės medžiagos sluoksniavimasis leidžia elektronams laisvai judėti kiekviename sluoksnyje, taip sukuriant superlaidumą. Tačiau kaip ir kodėl tai vyksta, yra vis dar paslaptis.)

Žinių trūkumas verčia fizikus ieškoti naujų aukštos temperatūros superlaidininkų senamadiškai, bandymų ir klaidų būdu. Tai reiškia, kad liūdnai pagarsėjusį superlaidumą kambario temperatūroje galima atrasti bet kada – rytoj, po metų arba iš viso niekada. Niekas nežino, kada bus rasta tokiomis savybėmis pasižyminti medžiaga ir ar ji apskritai bus rasta.

Tačiau jei bus atrasti kambario temperatūros superlaidininkai, jų atradimas greičiausiai sukels didžiulę naujų išradimų ir komercinių pritaikymų bangą. Magnetiniai laukai, milijonus kartų stipresni už Žemės magnetinį lauką (kuris yra 0,5 Gauso), gali tapti įprastais.

Viena iš savybių, būdingų visiems superlaidininkams, vadinama Meisnerio efektu. Jei uždėsite magnetą virš superlaidininko, magnetas plūduriuos ore, tarsi palaikomas kažkokios nematomos jėgos. [Meisnerio efekto priežastis yra ta, kad magnetas turi savybę sukurti savo „veidrodinį vaizdą“ superlaidininko viduje, todėl tikrasis magnetas ir jo atspindys pradeda vienas kitą atstumti. Kitas aiškus šio poveikio paaiškinimas yra tas, kad superlaidininkas yra nepralaidus magnetiniam laukui. Atrodo, kad jis išstumia magnetinį lauką. Todėl, jei uždėsite magnetą virš superlaidininko, magneto lauko linijos bus iškraipytos susilietus su superlaidininku. Šios jėgos linijos stums magnetą aukštyn, todėl jis levituoja.)

Jei žmonija gaus galimybę panaudoti Meisnerio efektą, tuomet galime įsivaizduoti ateities greitkelį, padengtą tokia ypatinga keramika. Tada ant diržo ar automobilio dugno pritvirtintų magnetų pagalba galime stebuklingai plūduriuoti virš kelio ir skubėti į tikslą be jokios trinties ar energijos praradimo.

Meissnerio efektas veikia tik su magnetinėmis medžiagomis, tokiomis kaip metalai, tačiau superlaidieji magnetai taip pat gali būti naudojami nemagnetinėms medžiagoms, žinomoms kaip paramagnetinės arba diamagnetinės medžiagos, levituoti. Šios medžiagos pačios neturi magnetinių savybių; jie juos įgyja tik esant išoriniam magnetiniam laukui ir jam veikiami. Paramagnetines medžiagas traukia išorinis magnetas, o diamagnetines – atstumia.

Pavyzdžiui, vanduo yra diamagnetinis. Kadangi visi gyvi daiktai yra pagaminti iš vandens, jie taip pat gali levituoti esant galingam magnetiniam laukui. Lauke, kurio magnetinė indukcija siekia apie 15 T (30 000 kartų galingesnė už Žemės magnetinį lauką), mokslininkams jau pavyko priversti levituoti mažus gyvūnus, tokius kaip varlės. Bet jei superlaidumas kambario temperatūroje taps realybe, bus galima pakelti į orą didelius nemagnetinius objektus, pasinaudojant jų diamagnetinėmis savybėmis.

Baigdami pažymime, kad jėgų laukai tokia forma, kokia jie paprastai aprašomi mokslinės fantastikos literatūroje, neatitinka keturių pagrindinių mūsų Visatos sąveikų aprašymo. Tačiau galime manyti, kad žmogus galės imituoti daugelį šių fiktyvių laukų savybių naudodamas daugiasluoksnius skydus, įskaitant plazminius langus, lazerines užuolaidas, anglies nanovamzdelius ir kintamo skaidrumo medžiagas. Tačiau iš tikrųjų tokį skydą galima sukurti tik per kelis dešimtmečius ar net šimtmetį. O jei bus atrastas superlaidumas kambario temperatūroje, žmonija turės galimybę panaudoti galingus magnetinius laukus; Galbūt su jų pagalba bus galima pakelti į orą automobilius ir traukinius, kaip matome mokslinės fantastikos filmuose.

Atsižvelgdamas į visa tai, jėgos laukus priskirčiau I neįmanomumo klasei, t.

II. Vienintelis būdas apibrėžti galimo ribas – turėti drąsos skverbtis į tą pusę, į neįmanomą.

III. Bet kuri pakankamai pažangi technologija neatskiriama nuo magijos.

Arthuro C. Clarke'o trys dėsniai