Физика на невъзможното
- Автор: Каку Мичио
- Язык: болгарский
- Переводчик: Антон Даскалов
- Жанр: Классическая проза
Электронная книга - «Физика на невъзможното». Краткое содержание книги:
Предстои ви да разберете:
Как оптиката и електромагнетизмът един ден ще ни дадат възможност да насочваме потока светлина около предмети — като вода, заобикаляща речен камък, — за да станат те невидими за наблюдателя.
Как реактивни ракети, лазерни платна, двигатели с антиматерия и наноракети един ден биха ни отвели до близки и далечни звезди.
Как телепатията и психокинезата, смятани доскоро за псевдонауки, някой ден ще се превърнат в реалност с напредъка на нанотехнологиите, ядрено-магнитния резонанс, компютрите и суперпроводимостта.
Защо машината на времето, макар и съвместима със законите на квантовата физика, може да бъде построена единствено от невероятно напреднала цивилизация.
Мичио Каку детайлно анализира всяка висока проектотехнология и научните основания, на които тя стъпва. „Физика на невъзможното“ повежда читателите на хипнотично пътешествие в света на науката, което провокира, забавлява и просвещава.
Учените започнали, първоначално със стъклен лист, а след това нанесли тънък слой от сребро, магнезиев флуорид, и после още един слой от сребро, образувайки „сандвич“ от флуорид, който бил дебел само 100 нанометра. След това, използвайки стандартни техники за гравиране, те създали голяма редица от микроскопични квадратни дупки в сандвича, създавайки мрежов модел, приличащ на рибарска мрежа. (Дупките са широки само 100 нм, като са много по-малки от вълновата дължина на червената светлина.) После пуснали лъч от червена светлина през материала и измерили неговия индекс, който бил –0,6.
Физиците предвиждат, че тази технология ще има много приложения. Метаматериалите „могат един ден да доведат до разработването на един тип плоска суперлеща, която да работи във видимия спектър“, казва доктор Сукулис. „Такава леща би притежавала по-добра резолюция в сравнение с конвенционалната технология, тъй като ще засича подробности, които са много по-малки от една вълнова дължина на светлината.“6 Незабавното приложение на подобна „суперлеща“ би се състояло в това да бъдат фотографирани с несравнима яснота микроскопични обекти като вътрешността на една жива човешка клетка или да бъдат диагностицирани болести в бебе, намиращо се в утробата на майката. В идеалния случай човек би бил в състояние да получи фотографии на компонентите на една ДНК молекула, без да се налага да използва тромавата рентгенова кристалография.
Досега тези учени са демонстрирали наличието на отрицателен индекс на рефракция само за червената светлина. Следващата им стъпка би била да използват тази технология, за да създадат метаматериал, който да пречупва изцяло червената светлина около един обект, правейки го невидим за нея.
Бъдещи разработки в това направление могат да се появят в областта на „фотонните кристали“. Целта на фотонно-кристалната технология е да бъде създаден чип, който използва светлина, а не електричество, за да обработва информация. Това изисква използването на нанотехнология за гравирането на миниатюрните компоненти върху пластина, при която индексът на рефракция се променя заедно с всеки компонент. Транзисторите, използващи светлина, имат няколко преимущества пред тези, които използват електричество. Например, налице е много по-малка загуба на топлина от фотонните кристали. (В модернизираните силициеви чипове генерираната топлина е достатъчна за изпържването на едно яйце. Затова те трябва да бъдат изстудявани постоянно или ще излязат от строя, а поддържането им в охладено състояние е много скъпо.) Не е учудващо, че науката за фотонните кристали е идеалният кандидат за създател на метаматериали, тъй като и двете технологии включват манипулирането на индекса на рефракция на светлината в наномащаб.
В средата на 2007 г. още една група учени обяви, че е създала метаматериал, който пречупва видимата светлина с използването на съвсем различна технология, наречена „плазмоника“. Физиците Хенри Лизъц, Дженифър Дион и Хари Атуотър в Калифорнийския технологичен институт (Кал Тек) обявиха, че са създали метаматериал, който има отрицателен индекс за по-трудния синьо-зелен регион на видимия спектър на светлината.
Целта на плазмониката е да „сгъстява“ светлината така, че човек да може да манипулира обектите в наномащаб, особено върху повърхността на металите. Причината, поради която металите провеждат електричеството, е, че електроните са слабо свързани с металните атоми, затова те могат да се движат свободно по повърхността на металната решетка. Електрическият ток, който тече в жиците във вашия дом, представлява плавният поток на тези слабо свързани електрони върху металната повърхност. Но при определени условия, когато един светлинен лъч се сблъска с металната повърхност, електроните могат да вибрират в унисон с първоначалния светлинен лъч, създавайки вълнообразни движения на електроните върху металната повърхност (наречени плазмони), и тези вълнообразни движения също пулсират в унисон с първоначалния светлинен лъч. По-важно е, че човек може да „сгъсти“ тези плазмони така, че те да имат същата честота като първоначалния лъч (и вследствие на това да носят една и съща информация), но да имат много по-малка вълнова дължина. По принцип след това човек би могъл да натъпче тези сгъстени вълни в наножици. Както в случая с фотонните кристали, крайната цел на плазмониката е да създаде компютърни чипове, които да правят изчисления, използвайки светлина, а не електричество.
6
„Metamaterials found to work for visible light“, Eurekalert, www.eurekalert.org/pub_releases/2007–01, 2007. Виж също New Scientist Magazine, December 18, 2006.