Физика невозможного
Научное исследование мира фазеров, силовых полей, телепортации и путешествий во времени
Для кого эта книга?
Широко известный факт, что мыслители вроде Леонардо да Винчи на сотни лет опередили свое время и предсказали многие изобретения будущего. Но пальма первенства в области предсказания несуществующих пока технологий по праву принадлежит писателям. Артур Кларк предсказал компьютерные планшеты и VR-игры, Герберт Уэллс – автоматические двери и танки, Жюль Верн – подлодки, Рэй Брэдбери – беспроводные наушники-вкладыши. Список можно продолжать до бесконечности. Книга «Физика невозможного» расскажет нам о связи научной фантастики с наукой и том, какие «изобретения» писателей и кинематографистов человечество сможет воспроизвести в будущем.
Готовьтесь к тому, что научная фантастика станет реальностью.
Многие современные технологии когда-то были лишь выдумками научной фантастики. Знаете ли вы, что автор научной фантастики XIX века Жюль Верн уже фантазировал о таких устройствах, как факсы, всемирная сеть связи и ракеты, летающие на Луну? Сегодня мы принимаем эти технологии как должное, но современники Жюля Верна, даже самые выдающиеся физики, смеялись над ними, считая, что это невозможно.
Даже если вы смотрите относительно современные научно-фантастические фильмы, вы можете обнаружить, что некоторые из изображенных в них технологий сегодня кажутся нам нелепыми, например, огромные компьютеры с множеством мигающих лампочек. Хотя мы пока еще не путешествуем по другим галактикам в одном облегающем комбинезоне, в некоторых отношениях современная наука все же превзошла фантастику еще недавнего времени.
А как насчет технологий, которые сегодня кажутся невозможными? Какие из них будут реализованы в будущем, и как это случится? Об этом вы и узнаете из данного обзора!
Также вы узнаете:
- почему скоро вам не нужно будет быть экстрасенсом, чтобы читать мысли любимого человека;
- стоит ли начинать копить деньги на ручную лазерную пушку;
- и что нужно, чтобы путешествовать быстрее скорости света.
Идеи силовых полей и мантий-невидимок подкреплены научными исследованиями.
Помните силовые поля, которые использовались в сериале «Звездный путь»? Сильные энергетические барьеры, которые защищали корабли от ракет и огня противника? Фантастическая ерунда, верно? На самом деле, силовые поля вполне согласуются с классической физикой.
Как мы знаем, многие объекты могут оказывать влияние на другие, находящиеся поблизости, не вступая с ними в прямой контакт. Например, магнит притягивает или отталкивает даже те вещи, которые лежат на определенном расстоянии от него. В XIX веке британский ученый по имени Майкл Фарадей предложил концепцию силовых полей – невидимых областей или силовых линий, которые охватывают магнит. Позже эта концепция расширилась, включив в себя и другие силы, такие как гравитационное поле Земли.
Конечно, это не те силовые поля, которые нам знакомы из научной фантастики, но они могут помочь нам создать нечто подобное. Может быть, разработать силовые поля, которые смогут остановить ракеты, не так уж и трудно.
Например, вот один из способов: когда газ подвергается чрезмерному нагреву, он превращается в плазму – электрически заряженную массу, которая не является ни твердой, ни жидкой, ни газообразной. Плазма затем может быть сформована магнитным и электрическим полями для образования некого невидимого листа, или плазменного окна. Это силовое поле может быть усилено решеткой из углеродных нанотрубок – наноскопических цилиндров из тонких свернутых листов углерода. Углеродные нано-трубки прочнее стали и могут отталкивать ракеты!
Но что, если вы хотите спрятаться от кого-то, скажем, с помощью мантии-невидимки? Это тоже возможно!
Наша способность видеть зависит от света, который отражают объекты. Чем больше света проходит через материал, а не отражается им – например, так происходит с газом или жидкостью – тем менее видимым является материал. Но есть и другой способ, который делает вещи невидимыми: в 2006 году ученые из Университета Дьюка разработали композитные материалы (их назвали метаматериалы), содержащие мелкие частицы, которые отклоняют, а не отражают световые волны. Любые предметы, окутанные таким материалом, практически невидимы!
Фазеры и Звезды Смерти из вселенной «Звездных войн» могут быть воплощены в реальность.
Со времен греческого математика Архимеда и до фильмов «Звездные войны» мы были в восторге от идеи использовать лазеры или лучи света в качестве оружия. Но насколько мы можем быть уверены, что когда-нибудь будем стрелять из ручных фазерных пистолетов или использовать силу, разрушающую планеты, как «Звезда Смерти» Джорджа Лукаса?
Благодаря достижениям в области нано-технологий, портативную лазерную пушку могут изобрести уже в недалеком будущем. Фактически, военные уже используют лазеры в системах противоракетной обороны.
Однако, чтобы создать компактную лазерную пушку с возможностью многократной стрельбы, нам понадобится портативный источник питания для лазеров, а мы его пока не придумали. И хотя нано-технологии могут однажды позволить нам создать миниатюрные батареи, которые могли бы хранить достаточно энергии для работающего лазерного пистолета, нам также нужно было бы найти стабильный материал, который выдержал бы такое количество энергии.
Так что, хотя вам может повезти или не повезти столкнуться с первым в вашей жизни портативным лазерным пистолетом, есть одна вещь, с которой вы, к счастью, никогда не столкнетесь: суперлазеры, разрушающие планеты.
Могут пройти миллионы лет, прежде чем мы найдем способ питания таких суперлазеров, но на самом деле, даже они не идут вразрез с законами физики.
До сегодняшнего дня мы знаем об одном виде луча с почти невероятной мощностью: гамма-всплеск. Гамма-всплески – это огромные внегалактические вспышки излучения, которые, как считается, возникают при образовании черной дыры.
Теоретически возможно, что мы могли бы предсказать гамма-всплеск и найти способ сфокусировать его в определенном направлении, но это будет возможно лишь через миллионы лет.
В теории телепортация возможна, но, прежде чем мы придумаем, как телепортировать людей, пройдет много лет.
Помните, когда вы в последний раз застряли в пробке и мечтали о том, чтобы «перенести» себя до места назначения? Идея телепортации включает в себя передачу материи, энергии или информации из одного места в другое, фактически не перемещая их в физическом пространстве, и это не настолько дикая идея, как вы могли подумать.
Согласно квантовой теории, телепортация спонтанно происходит все время, ведь электроны постоянно совершают «квантовые скачки». Это означает, что они могут внезапно исчезнуть и вновь появиться в другом месте внутри атома или даже одновременно появиться во многих разных местах. То есть теоретически возможно, что однажды вы сможете добраться туда, куда вам нужно – на встречу, вечеринку или на Марс – в мгновение ока.
Существует также замечательное явление, называемое квантовой запутанностью. Оно происходит, когда вы разделяете два электрона, которые синхронно испускают вибрацию. Даже когда они находятся за много миль друг от друга, все, что вы делаете с одним электроном, меняет состояние другого. То есть информация от одного передается к другому.
Еще более увлекательным является то, что ученым уже удалось телепортировать объекты. Используя квантовую запутанность, физики телепортировали триллионы атомов на большие расстояния при помощи опутывающего светового луча.
Многие не знают, что когда мы «телепортируем» атом, то на самом деле телепортируется информация о его состоянии, например, о том, как он вращается. Сам атом физически не переносится. В некотором смысле, телепортация объекта из точки A в точку В требует его реконструкции в точке В на основе телепортированной информации.