Как спасти от землетрясения целый город

Популярная механикаНаука

Всем в укрытие

Наука невозможного. Сейсмология

Текст: Александр Ершов

Несмотря на все технологические достижения, человечество остается столь же беспомощным перед землетрясениями, как и в каменном веке. Конечно, инженеры не сидят на месте, и благодаря их стараниям сегодня существуют очень сложные механизмы защиты отдельных зданий. Но что если от разрушительных толчков требуется спасти не пару небоскребов, а целый квартал или даже город? Здесь пригодился бы «плащ-невидимка», с помощью которого жилую застройку можно было бы изолировать от колебаний. Несмотря на фантастическое название, работы по созданию таких «плащей» ведутся уже сейчас.

В 1967 году советский физик Виктор Веселаго обнаружил, что при определенном сочетании в материале магнитных и электрических свойств в нем может возникать явление, которое считалось до того невозможным: материал приобретал отрицательный показатель преломления. Поскольку этот параметр зависит лишь от скорости распространения в веществе света, а она не может превышать скорость света в вакууме, то и показатель преломления не может быть ни меньше единицы, ни тем более меньше нуля. Казалось бы, что тут еще обсуждать?

Многие из тех, кто занимался этим вопросом до Веселаго, не учитывали одного важного обстоятельства: на показатель преломления в веществе влияет именно фазовая скорость света. И на нее, в отличие от групповой, ограничения Эйнштейна не распространяются. С фазовой скоростью не может распространяться энергия, зато она может быть не только сколь угодно большой, но даже отрицательной. А значит, и вещества с отрицательным показателем преломления существовать могут. Таким образом, математики наконец-то разрешили существование плащей-невидимок, о которых раньше писали фантасты.

Однако ни один природный материал не обладал нужными для отрицательного преломления электронными свойствами. Работа Веселаго долгие годы существовала лишь в виде математического курьеза. Лишь в 1996 году британский физик Джон Пендри обнаружил, что добиться возникновения нужных свойств в среде можно и без какой-то волшебной химии – достаточно собрать давно известные вещества в строго упорядоченные структуры. И если размер элементов в ней будет меньше, чем длина волны колебаний, то получившийся материал сможет приобрести «магические» свойства. Эти структуры получили название метаматериалов. Фундаментальные принципы конструирования метаматериалов одинаковы для любого излучения – будь то электромагнитное или акустическое. И если в первом случае длина волны – это проблема, то в случае сейсмических волн – решение. Период сейсмических колебаний может достигать десятков и даже сотен метров, а значит, сейсмические «плащи-невидимки» можно создавать уже сегодня.

Дыры в земле

Как ни странно, самой простой защитой от землетрясений являются обычные ямы в грунте. Их может сделать любая бурильная техника, единственное требование – скважины должны быть расположены в строгом соответствии с узлами заранее просчитанной двумерной решетки. В соответствии с идеями Веселаго, на такой «кристаллической решетке» из ям в колебаниях возникает запрещенная зона, то есть некоторые частоты просто перестают двигаться в такой среде. Если размер и расположение скважин подобраны правильно, то землетрясение не будет иметь таких разрушающих последствий.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как спрятать голову в железо Как спрятать голову в железо

История доспехов в европейском Средневековье и технология воссоздания в наши дни

Популярная механика
5 реальных способов ускорить ваш компьютер 5 реальных способов ускорить ваш компьютер

Сегодня мы рассмотрим несколько реальных способов ускорения работы компьютера

CHIP
Зоопарк болезней Зоопарк болезней

На невидимом фронте биомедицины трудятся не только мыши, крысы и макаки

Популярная механика
Создан робот, пугающе похожий на человека Создан робот, пугающе похожий на человека

Андроид, который виртуозно копирует мимику и движения.

National Geographic
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

Дизайн – это вовсе не то, как выглядит какой-то предмет

Популярная механика
От чтения мыслей до вторжения во сны: зачем исследуют сознание и чем это грозит От чтения мыслей до вторжения во сны: зачем исследуют сознание и чем это грозит

Учёные научились считывать структуру фраз и даже визуальные образы из мыслей

VC.RU
Знаки и смыслы Китая Знаки и смыслы Китая

Китайская иероглифика прекрасна чувствует себя даже в цифровую эпоху

Популярная механика
Как противостоять газлайтингу? Как противостоять газлайтингу?

Как выявить газлайтера и как не дать сбить себя с толку?

Psychologies
Китайский Карлсон Китайский Карлсон

Самой сложной и красивой игрушкой в мире был радиоуправляемый вертолет

Популярная механика
Ореховый тарт Ореховый тарт

Ореховый десерт для уютных зимних вечеров

Weekend
Пешком по воде Пешком по воде

Далеко не все способны проплыть километр под водой

Популярная механика
Это наша земля Это наша земля

Какими бывают и как выглядят почвы России

N+1
У Солнца под боком У Солнца под боком

О том, какие загадки должен решить меркурианский зонд

Популярная механика
Трудности доказательного перехода Трудности доказательного перехода

Как данные, собираемые университетами, могут быть полезны

Наука
Длинные руки «Буяна» Длинные руки «Буяна»

В 2015 году мы узнали, что наносить ракетные удары можно из Каспийского моря

Популярная механика
Биография Джека Ма. История взлета человека-ракеты Биография Джека Ма. История взлета человека-ракеты

Как основатель Alibaba Джек Ма шёл к своей цели, несмотря на удары судьбы

Цифровой океан
Незастывающее слово Незастывающее слово

Языку так тяжело в тисках учебников и словарей

Популярная механика
Польза и вред хурмы для здоровья: советы врача Польза и вред хурмы для здоровья: советы врача

Чем именно хороша хурма и сколько плодов в день есть полезно?

РБК
Пламенные моторы будущего Пламенные моторы будущего

Интервью с генеральным директором ЦИАМ Михаилом Гординым

Популярная механика
Однорукий герой Однорукий герой

При атрибуции портретов иногда ключевым признаком является внешность персонажа

Дилетант
Инфекция жизни Инфекция жизни

Направленная панспермия в вопросах и ответах

Популярная механика
Китайцы всегда говорят «да»: особенности работы с партнерами из Поднебесной Китайцы всегда говорят «да»: особенности работы с партнерами из Поднебесной

Как работать и общаться с китайцами?

Inc.
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
30 идеальных новогодних поздравлений для друзей, коллег и самых близких 30 идеальных новогодних поздравлений для друзей, коллег и самых близких

Коллекция новогодних пожеланий

Cosmopolitan
Квантовое превосходство Квантовое превосходство

В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механика
Вопрос имиджа: к чему приведет игнорирование связанных с распространением ИИ рисков Вопрос имиджа: к чему приведет игнорирование связанных с распространением ИИ рисков

Как решить проблему доверия к ИИ?

Forbes
Без рулей и элеронов Без рулей и элеронов

Можно ли обойтись без таких привычных элементов самолета, как рули и элероны?

Популярная механика
Источники питания Источники питания

Что такое ресурс, зачем он нужен и как соотносится с заботой о себе?

Glamour
Техпарад Техпарад

Новости мира науки

Популярная механика
Времени хватит Времени хватит

Лучшие бьюти-процедуры «на выход»

Добрые советы
Открыть в приложении