"Levantem os escudos!" - esta é a primeira ordem, que na interminável série "Star Trek" dá uma voz afiada ao capitão Kirk para sua tripulação; obediente à ordem, a tripulação liga os campos de força projetados para proteger a espaçonave Enterprise do fogo inimigo.

Na história de Star Trek, os campos de força são tão importantes que seu estado pode determinar o resultado de uma batalha. Uma vez que a energia do campo de força se esgota e o casco da Enterprise começa a receber golpes, quanto mais longe, mais esmagador; eventualmente a derrota se torna inevitável.

Então, o que é um campo de força de proteção? Na ficção científica, isso é uma coisa aparentemente simples: uma barreira fina, invisível, mas impenetrável, que pode desviar feixes de laser e mísseis com a mesma facilidade. À primeira vista, o campo de força parece tão simples que a criação - e em breve - de escudos de combate baseados nele parece inevitável. Então você espera que nem hoje nem amanhã algum inventor empreendedor anuncie que conseguiu um campo de força protetor. Mas a verdade é muito mais complicada.

Como a lâmpada de Edison, que mudou fundamentalmente a civilização moderna, o campo de força pode afetar profundamente todos os aspectos de nossas vidas, sem exceção. Os militares usariam o campo de força para se tornarem invulneráveis, criando um escudo impenetrável contra mísseis e balas inimigos baseados nele. Em teoria, seria possível criar pontes, estradas e estradas magníficas com o toque de um botão. Cidades inteiras surgiriam no deserto como por mágica; tudo neles, até os arranha-céus, seria construído exclusivamente a partir de campos de força. Cúpulas de campos de força sobre as cidades permitiriam que seus habitantes controlassem arbitrariamente os fenômenos climáticos - ventos de tempestade, tempestades de neve, tornados. Sob a cobertura segura de um campo de força, seria possível construir cidades mesmo no fundo dos oceanos. Vidro, aço e concreto poderiam ser completamente abandonados, substituindo todos os materiais de construção por campos de força.

Mas, curiosamente, o campo de força acaba sendo um daqueles fenômenos extremamente difíceis de reproduzir em laboratório. Alguns físicos até acreditam que isso não pode ser feito sem alterar suas propriedades.
Michael Faraday

O conceito de campo físico tem origem nas obras do grande cientista britânico do século XIX. Michael Faraday.

Os pais de Faraday pertenciam à classe trabalhadora (seu pai era ferreiro). Ele mesmo no início de 1800. foi aprendiz de encadernador e levou uma existência bastante miserável. Mas o jovem Faraday ficou fascinado com o recente avanço gigante na ciência - a descoberta das propriedades misteriosas de duas novas forças, eletricidade e magnetismo. Absorveu avidamente todas as informações disponíveis sobre esses assuntos e assistiu às palestras do professor Humphry Davy da Royal Institution em Londres.

Um dia, o professor Davy machucou seriamente os olhos durante um experimento químico malsucedido; era necessário um secretário, e ele assumiu Faraday para esta posição. Gradualmente, o jovem ganhou a confiança dos cientistas do Royal Institute e foi capaz de realizar seus próprios experimentos importantes, embora muitas vezes tivesse que suportar uma atitude de desdém. Ao longo dos anos, o professor Davy tornou-se cada vez mais ciumento do sucesso de seu talentoso jovem assistente, que a princípio foi considerado uma estrela em ascensão nos círculos experimentais e, com o tempo, eclipsou a glória do próprio Davy. Foi somente após a morte de Davy em 1829 que Faraday ganhou liberdade científica e fez toda uma série de descobertas surpreendentes. Seu resultado foi a criação de geradores elétricos que forneceram energia para cidades inteiras e mudaram o curso da civilização mundial.

Força ou campos físicos foram a chave para as maiores descobertas de Faraday. Se você colocar limalha de ferro sobre um ímã e agitá-lo, descobrirá que as limalhas se encaixam em um padrão semelhante a uma teia que ocupa todo o espaço ao redor do ímã. Os "fios da teia" são as linhas de força de Faraday. Eles mostram claramente como os campos elétricos e magnéticos são distribuídos no espaço. Por exemplo, se você traçar o campo magnético da Terra graficamente, você descobrirá que as linhas vêm de algum lugar na região do Pólo Norte, e então retornam e novamente vão para a Terra na região do Pólo Sul. Da mesma forma, se você desenhar as linhas de força do campo elétrico do relâmpago durante uma tempestade, elas convergem na ponta do relâmpago.

O espaço vazio para Faraday não era vazio; estava cheio de linhas de força que podiam ser usadas para fazer objetos distantes se moverem.

(A juventude pobre impediu Faraday de receber uma educação sistemática e ele praticamente não entendia matemática; como resultado, seus cadernos não estavam cheios de equações e fórmulas, mas de diagramas de linhas de campo desenhados à mão. Ironicamente, era sua falta de educação matemática que o levou a desenvolver magníficos diagramas de linhas de força, que hoje podem ser vistos em qualquer livro de física.

Os historiadores apresentaram muitas suposições sobre o que exatamente levou Faraday à descoberta dos campos físicos - um dos conceitos mais importantes da história de toda a ciência mundial. Na verdade, sem exceção, toda a física moderna está escrita na linguagem dos campos de Faraday. Em 1831, Faraday fez uma descoberta chave no campo dos campos físicos que mudou para sempre nossa civilização. Um dia, enquanto carregava um ímã - um brinquedo de criança - sobre uma armação de arame, ele percebeu que uma corrente elétrica aparecia na armação, embora o ímã não entrasse em contato com ela. Isso significava que o campo invisível de um ímã poderia, à distância, fazer com que os elétrons se movessem, criando uma corrente.

Os campos de força de Faraday, até então considerados imagens inúteis, fruto de uma fantasia ociosa, revelaram-se uma verdadeira força material capaz de mover objetos e gerar energia. Hoje podemos dizer com certeza que a fonte de luz que você está usando para ler esta página é alimentada pelas descobertas de Faraday no campo do eletromagnetismo. Um ímã giratório cria um campo que empurra os elétrons no condutor e os faz se mover, criando uma corrente elétrica que pode ser usada para alimentar uma lâmpada. Os geradores de eletricidade são baseados neste princípio, fornecendo energia para cidades ao redor do mundo. Por exemplo, um fluxo de água caindo de uma represa faz com que um ímã gigante em uma turbina gire; o ímã empurra os elétrons no fio, formando uma corrente elétrica; a corrente, por sua vez, flui através de fios de alta tensão para nossas casas.

Em outras palavras, os campos de força de Michael Faraday são as mesmas forças que impulsionam a civilização moderna, todas as suas manifestações - de locomotivas elétricas aos mais recentes sistemas de computação, a Internet e computadores portáteis.

Por um século e meio, os campos físicos de Faraday inspiraram os físicos a novas pesquisas. Einstein, por exemplo, foi tão fortemente influenciado por eles que formulou sua teoria da gravidade em termos de campos físicos. O trabalho de Faraday também me impressionou muito. Alguns anos atrás, formulei com sucesso a teoria das cordas em termos de campos físicos de Faraday, lançando assim as bases para a teoria dos campos de cordas. Em física, dizer de alguém que ele pensa em linhas de força é fazer um elogio sério a essa pessoa.
Quatro interações fundamentais

Uma das maiores conquistas da física nos últimos dois milênios foi a identificação e definição das quatro forças que governam o universo. Todos eles podem ser descritos na linguagem dos campos, que devemos a Faraday. Infelizmente, no entanto, nenhuma das quatro espécies tem todas as propriedades dos campos de força descritos na maioria da ficção científica. Vamos listar esses tipos de interação.

1. Gravidade. Força silenciosa que não permite que nossos pés se soltem do suporte. Não permite que a Terra e as estrelas desmoronem, ajuda a preservar a integridade do sistema solar e da galáxia. Sem gravidade, a rotação do planeta nos lançaria para fora da Terra e para o espaço a 1.600 milhas por hora. O problema é que as propriedades da gravidade são exatamente opostas às dos campos de força fantásticos. A gravidade é uma força atrativa, não repulsiva; ela é extremamente fraca - relativamente, é claro; ele opera a grandes distâncias astronômicas. Em outras palavras, é quase exatamente o oposto da barreira plana, fina e impenetrável que pode ser encontrada em quase qualquer romance ou filme de ficção científica. Por exemplo, um planeta inteiro - a Terra - atrai uma pena para o chão, mas podemos facilmente superar a gravidade da Terra e levantar a pena com um dedo. O impacto de um de nossos dedos é capaz de superar a força da gravidade de um planeta inteiro, que pesa mais de seis trilhões de quilos.

2. Eletromagnetismo (EM). O poder que ilumina nossas cidades. Lasers, rádio, televisão, eletrônica moderna, computadores, Internet, eletricidade, magnetismo - tudo isso são consequências da manifestação da interação eletromagnética. Talvez esta seja a força mais útil que a humanidade conseguiu dominar ao longo de sua história. Ao contrário da gravidade, pode funcionar tanto para atração quanto para repulsão. No entanto, não é adequado para o papel de um campo de força por várias razões. Primeiro, ele pode ser facilmente neutralizado. Por exemplo, plástico ou qualquer outro material não condutor penetrará facilmente em um poderoso campo elétrico ou magnético. Um pedaço de plástico jogado em um campo magnético voará livremente através dele. Em segundo lugar, o eletromagnetismo atua a grandes distâncias, não é fácil concentrá-lo em um plano. As leis da interação EM são descritas pelas equações de James Clerk Maxwell, e parece que os campos de força não são uma solução para essas equações.

3 e 4. Interações nucleares fortes e fracas. A força fraca é a força de decaimento radioativo, aquela que aquece o núcleo radioativo da Terra. Essa força está por trás de erupções vulcânicas, terremotos e placas continentais à deriva. A interação forte não permite que os núcleos dos átomos desmoronem; fornece energia ao sol e às estrelas e é responsável por iluminar o universo. O problema é que a força nuclear só funciona a distâncias muito pequenas, principalmente dentro do núcleo atômico. Está tão fortemente ligado às propriedades do próprio núcleo que é extremamente difícil controlá-lo. Atualmente, conhecemos apenas duas maneiras de influenciar essa interação: podemos quebrar uma partícula subatômica em um acelerador ou detonar uma bomba atômica.

Embora os campos de proteção na ficção científica não obedeçam às leis conhecidas da física, existem brechas que no futuro provavelmente tornarão possível a criação de um campo de força. Primeiro, talvez haja um quinto tipo de interação fundamental que ninguém ainda conseguiu ver em laboratório. Pode acontecer, por exemplo, que essa interação funcione apenas em distâncias de alguns centímetros a um pé - e não em distâncias astronômicas. (É verdade que as primeiras tentativas de detectar o quinto tipo de interação deram resultados negativos.)

Em segundo lugar, podemos ser capazes de fazer o plasma imitar algumas das propriedades do campo de força. O plasma é o "quarto estado da matéria". Os três primeiros estados da matéria que nos são familiares são sólido, líquido e gasoso; no entanto, a forma mais comum de matéria no universo é o plasma: um gás composto de átomos ionizados. Os átomos em um plasma não estão ligados uns aos outros e são desprovidos de elétrons e, portanto, têm uma carga elétrica. Eles podem ser facilmente controlados usando campos elétricos e magnéticos.

A matéria visível do universo existe em sua maior parte na forma de vários tipos de plasma; o sol, estrelas e gás interestelar são formados a partir dele. Na vida comum, dificilmente encontramos plasma, porque na Terra esse fenômeno é raro; no entanto, o plasma pode ser visto. Para fazer isso, basta olhar para o relâmpago, o sol ou a tela de uma TV de plasma.
janelas de plasma

Como observado acima, se o gás for aquecido a uma temperatura suficientemente alta e, assim, for obtido um plasma, com a ajuda de campos magnéticos e elétricos será possível segurá-lo e dar-lhe uma forma. Por exemplo, o plasma pode ter a forma de uma folha ou vidro de janela. Além disso, essa "janela de plasma" pode ser usada como uma partição entre o vácuo e o ar comum. Em princípio, dessa forma seria possível manter o ar dentro da espaçonave, evitando que ele escapasse para o espaço; plasma neste caso forma uma concha transparente conveniente, o limite entre o espaço aberto e o navio.

Na série Star Trek, o campo de força é usado, em particular, para isolar o compartimento onde o pequeno ônibus espacial está localizado e de onde ele parte do espaço sideral. E não é apenas uma manobra inteligente projetada para economizar dinheiro em sets; um filme invisível tão transparente pode ser criado.

A janela de plasma foi inventada em 1995 pelo físico Edie Gershkovich no Brookhaven National Laboratory (Long Island, Nova York). Este dispositivo foi desenvolvido no processo de resolver outro problema - o problema da soldagem de metais usando um feixe de elétrons. O maçarico de acetileno do soldador derrete o metal com uma corrente de gás quente e depois une os pedaços de metal. Ao mesmo tempo, sabe-se que o feixe de elétrons é capaz de soldar metais de forma mais rápida, limpa e barata do que se obtém com os métodos convencionais de soldagem. O principal problema com o método de soldagem eletrônica é que ele deve ser realizado no vácuo. Esse requisito cria um grande inconveniente, pois significa construir uma câmara de vácuo - talvez do tamanho de uma sala inteira.

Para resolver este problema, o Dr. Gershkovich inventou a janela de plasma. Este dispositivo tem apenas 3 pés de altura e 1 pé de diâmetro; ele aquece o gás a uma temperatura de 6500 °C e, assim, cria um plasma que fica imediatamente preso em campos elétricos e magnéticos. As partículas de plasma, como as partículas de qualquer gás, exercem pressão que impede que o ar entre e preencha a câmara de vácuo. (Se o argônio é usado em uma janela de plasma, ele emite um brilho azulado, assim como o campo de força em Star Trek.)

A janela de plasma obviamente encontrará ampla aplicação na indústria e na indústria espacial. Mesmo na indústria, o vácuo é frequentemente necessário para microusinagem e gravação a seco, mas pode ser muito caro aplicá-lo ao processo de fabricação. Mas agora, com a invenção da janela de plasma, segurar um vácuo com o apertar de um botão é fácil e barato.

Mas uma janela de plasma pode ser usada como um escudo impenetrável? Protegerá contra um tiro de um canhão? Pode-se imaginar o aparecimento no futuro de janelas de plasma com muito mais energia e temperatura suficiente para evaporar os objetos que caem nela. Mas para criar um campo de força mais realista com características conhecidas de obras de ficção científica, será necessária uma combinação de várias camadas de várias tecnologias. É possível que cada camada sozinha não seja forte o suficiente para parar uma bala de canhão, mas várias camadas juntas podem ser suficientes.

Vamos tentar imaginar a estrutura de tal campo de força. A camada externa, por exemplo, uma janela de plasma supercarregada, aquecida a uma temperatura suficiente para vaporizar os metais. A segunda camada pode ser uma cortina de feixes de laser de alta energia. Essa cortina de milhares de feixes de laser cruzados criaria uma rede espacial que aqueceria os objetos que passavam e os vaporizaria efetivamente. Falaremos mais sobre lasers no próximo capítulo.

Além disso, por trás de uma cortina de laser, pode-se imaginar uma rede espacial de "nanotubos de carbono" - tubos minúsculos que consistem em átomos de carbono individuais, com paredes de um átomo de espessura. Esses tubos são muitas vezes mais fortes que o aço. No momento, o nanotubo de carbono mais longo produzido no mundo tem apenas cerca de 15 mm de comprimento, mas já podemos ver o dia em que poderemos criar nanotubos de carbono de comprimento arbitrário. Suponhamos que seja possível tecer uma rede espacial a partir de nanotubos de carbono; neste caso, obtemos uma tela extremamente durável que pode refletir a maioria dos objetos. Essa tela será invisível, já que cada nanotubo individual é comparável em espessura a um átomo, mas a rede espacial de nanotubos de carbono superará qualquer outro material em força.

Portanto, temos motivos para acreditar que a combinação de uma janela de plasma, uma cortina de laser e uma tela de nanotubos de carbono pode servir de base para criar uma parede invisível quase impenetrável.

Mas mesmo um escudo de múltiplas camadas não seria capaz de demonstrar todas as propriedades que a ficção científica atribui a um campo de força. Portanto, será transparente, o que significa que não poderá parar o feixe de laser. Em uma batalha com canhões a laser, nossos escudos em camadas serão inúteis.

Para parar o feixe de laser, a blindagem terá que ter, além do acima, uma propriedade fortemente pronunciada de “fotocromaticidade”, ou transparência variável. Atualmente, materiais com essas características são utilizados na fabricação de óculos de sol que podem escurecer quando expostos à radiação UV. A transparência variável do material é conseguida através do uso de moléculas que podem existir em pelo menos dois estados. Em um estado das moléculas, esse material é transparente. Mas sob a influência da radiação UV, as moléculas passam instantaneamente para outro estado e o material perde sua transparência.

Talvez um dia possamos usar a nanotecnologia para obter uma substância tão forte quanto os nanotubos de carbono e capaz de alterar suas propriedades ópticas sob a influência de um feixe de laser. Um escudo feito de tal substância será capaz de parar não apenas fluxos de partículas ou projéteis de armas, mas também um ataque de laser. Atualmente, no entanto, não existem materiais com transparência variável que possam parar o feixe de laser.
levitação magnética

Na ficção científica, os campos de força desempenham outra função além de desviar armas de feixe, nomeadamente como suporte que permite superar a força da gravidade. Em Back to the Future, Michael Fox monta um "hoverboard" ou "flying board"; essa coisa se assemelha a um skate familiar em tudo, apenas “anda” pelo ar, acima da superfície da terra. As leis da física - como as conhecemos hoje - não permitem que um dispositivo antigravitacional semelhante seja realizado (como veremos no Capítulo 10). Mas pode-se imaginar no futuro a criação de outros dispositivos - pranchas flutuantes e carros flutuantes sobre uma almofada magnética; essas máquinas nos permitirão levantar e segurar facilmente objetos grandes com peso. No futuro, se a “supercondutividade à temperatura ambiente” se tornar uma realidade acessível, os humanos poderão levantar objetos no ar usando o poder dos campos magnéticos.

Se levarmos o pólo norte de um ímã permanente ao pólo norte de outro ímã, os ímãs se repelirão. (Se virarmos um dos ímãs de cabeça para baixo e trazermos seu pólo sul para o pólo norte do outro, os dois ímãs se atrairão.) O mesmo princípio - que pólos iguais de ímãs se repelem - pode ser usado para levantar pesos enormes do terra. Vários países já estão construindo trens maglev tecnicamente avançados. Esses trens não correm pelos trilhos, mas sobre eles a uma distância mínima; Eles são mantidos no lugar por ímãs comuns. Os trens parecem flutuar no ar e, graças ao atrito zero, podem atingir velocidades recordes.

O primeiro sistema de transporte automatizado maglev comercial do mundo foi colocado em operação em 1984 na cidade britânica de Birmingham. Ligava o terminal do aeroporto internacional e a estação ferroviária próxima. Os trens Maglev também operam na Alemanha, Japão e Coréia, embora a maioria deles não seja projetada para altas velocidades. O primeiro trem maglev comercial de alta velocidade começou a circular na seção comissionada da linha em Xangai; este trem se move ao longo dos trilhos a uma velocidade de até 431 km/h. Um trem maglev japonês na província de Yamanashi atingiu uma velocidade de 581 km/h, muito mais rápido que os trens convencionais sobre rodas.

Mas os dispositivos maglev são extremamente caros. Uma das formas de aumentar sua eficiência é o uso de supercondutores, que, quando resfriados a temperaturas próximas ao zero absoluto, perdem completamente sua resistência elétrica. O fenômeno da supercondutividade foi descoberto em 1911 por Heike Kamerling-Onnes. Sua essência era que algumas substâncias, quando resfriadas a uma temperatura abaixo de 20 K (20° acima do zero absoluto), perdessem toda a resistência elétrica. Como regra, quando um metal é resfriado, sua resistência elétrica diminui gradualmente. (O fato é que as vibrações aleatórias dos átomos interferem no movimento direcionado dos elétrons em um condutor. À medida que a temperatura diminui, o alcance das vibrações aleatórias diminui e a eletricidade experimenta menos resistência.) Mas Kamerling-Onnes, para seu próprio espanto, descobriu que a resistência de alguns materiais a uma certa temperatura crítica cai drasticamente para zero.

Os físicos perceberam imediatamente a importância do resultado. Ao transmitir em longas distâncias, uma quantidade significativa de eletricidade é perdida nas linhas de energia. Mas se a resistência pudesse ser eliminada, a eletricidade poderia ser transmitida para qualquer lugar quase à toa. Em geral, uma corrente elétrica excitada em um circuito fechado poderia circular nele sem perda de energia por milhões de anos. Além disso, a partir dessas correntes extraordinárias seria fácil criar ímãs de poder incrível. E com esses ímãs, seria possível levantar cargas enormes sem esforço.

Apesar das maravilhosas possibilidades dos supercondutores, sua aplicação é muito difícil. Manter ímãs grandes em tanques de líquidos extremamente frios é muito caro. Manter os líquidos frios exigiria enormes fábricas de refrigeração, o que elevaria o custo dos ímãs supercondutores e tornaria seu uso não lucrativo.

Mas um dia, os físicos poderão criar uma substância que retenha propriedades supercondutoras mesmo quando aquecida à temperatura ambiente. A supercondutividade à temperatura ambiente é o "santo graal" dos físicos do estado sólido. A obtenção de tais substâncias, com toda a probabilidade, servirá como o início da segunda revolução industrial. Campos magnéticos poderosos capazes de suportar carros e trens se tornarão tão baratos que até mesmo "carros planadores" podem ser economicamente viáveis. É muito possível que com a invenção de supercondutores que mantêm suas propriedades à temperatura ambiente, as fantásticas máquinas voadoras que vemos nos filmes "De Volta para o Futuro", "Minority Report" e "Star Wars" se tornem realidade.

Em princípio, é bastante concebível que uma pessoa seja capaz de colocar um cinto especial de ímãs supercondutores, o que lhe permitirá levitar livremente acima do solo. Com tal cinto, seria possível voar pelo ar, como o Super-Homem. Em geral, a supercondutividade à temperatura ambiente é um fenômeno tão notável que a invenção e o uso de tais supercondutores foram apresentados em vários romances de ficção científica (como a série Ringworld de Larry Niven em 1970).

Durante décadas, os físicos procuraram, sem sucesso, substâncias que teriam supercondutividade à temperatura ambiente. Foi um processo tedioso e chato - pesquisar por tentativa e erro, testando um material após o outro. Mas em 1986, uma nova classe de substâncias foi descoberta, chamada de "supercondutores de alta temperatura"; essas substâncias adquiriram supercondutividade em temperaturas da ordem de 90° acima do zero absoluto, ou 90 K. Essa descoberta se tornou uma verdadeira sensação no mundo da física. Parecia que os portões da eclusa de ar haviam se aberto. Mês após mês, os físicos competiam entre si para estabelecer um novo recorde mundial de supercondutividade. Por um tempo, até parecia que a supercondutividade à temperatura ambiente estava prestes a deixar as páginas dos romances de ficção científica e se tornar realidade. Mas após vários anos de rápido desenvolvimento, a pesquisa no campo de supercondutores de alta temperatura começou a desacelerar.

O atual recorde mundial de supercondutores de alta temperatura é mantido por um óxido composto de cobre, cálcio, bário, tálio e mercúrio que se torna supercondutor a 138 K (-135°C). Esta temperatura relativamente alta ainda está muito longe da temperatura ambiente. Mas este também é um marco importante. O nitrogênio torna-se líquido a 77 K, e o nitrogênio líquido custa aproximadamente o mesmo que o leite normal. Portanto, o nitrogênio líquido comum pode ser usado para resfriar supercondutores de alta temperatura, o que é barato. (É claro que os supercondutores que permanecem assim à temperatura ambiente não precisarão ser resfriados.)

Outra coisa desagradável. Atualmente, não há teoria que explique as propriedades dos supercondutores de alta temperatura. Além disso, um físico empreendedor que pode explicar como eles funcionam está esperando o Prêmio Nobel. (Em supercondutores de alta temperatura conhecidos, os átomos são organizados em camadas bem definidas. Muitos físicos sugerem que é a estratificação do material cerâmico que permite que os elétrons se movam livremente dentro de cada camada, criando assim a supercondutividade. Mas exatamente como e por que isso acontece ainda é um mistério.)

A falta de conhecimento está forçando os físicos a procurar novos supercondutores de alta temperatura à moda antiga, por tentativa e erro. Isso significa que a notória supercondutividade à temperatura ambiente pode ser descoberta a qualquer momento - amanhã, em um ano ou nunca. Ninguém sabe quando uma substância com tais propriedades será encontrada e se ela será encontrada.

Mas se supercondutores à temperatura ambiente forem descobertos, sua descoberta provavelmente gerará uma enorme onda de novas invenções e aplicações comerciais. Campos magnéticos talvez um milhão de vezes mais fortes que o campo magnético da Terra (que é de 0,5 gauss) provavelmente se tornarão comuns.

Uma das propriedades inerentes a todos os supercondutores é chamada de efeito Meissner. Se você colocar um ímã sobre um supercondutor, o ímã flutuará no ar, como se fosse sustentado por alguma força invisível. [A razão para o efeito Meissner é que o ímã tem a propriedade de criar sua própria "imagem espelhada" dentro do supercondutor, de modo que o ímã real e seu reflexo começam a se repelir. Outra explicação ilustrativa para este efeito é que o supercondutor é impenetrável a um campo magnético. Parece empurrar para fora o campo magnético. Portanto, se um ímã for colocado sobre um supercondutor, as linhas de força do ímã serão distorcidas ao entrar em contato com o supercondutor. Essas linhas de força empurrarão o ímã para cima, fazendo-o levitar.)

Se a humanidade tiver a oportunidade de usar o efeito Meissner, pode-se imaginar a estrada do futuro com um revestimento de cerâmica tão especial. Então, com a ajuda de ímãs colocados em nosso cinto ou na parte inferior do carro, podemos magicamente flutuar acima da estrada e correr para nosso destino sem nenhum atrito ou perda de energia.

O efeito Meissner funciona apenas com materiais magnéticos, como metais, mas ímãs supercondutores também podem ser usados ​​para levitar materiais não magnéticos conhecidos como paramagnets ou diamagnets. Essas substâncias em si não possuem propriedades magnéticas; eles os adquirem apenas na presença e sob a influência de um campo magnético externo. Paramagnetos são atraídos por um ímã externo, diamagnetos são repelidos.

A água, por exemplo, é diamagnética. Como todos os seres vivos são feitos de água, eles também podem levitar na presença de um poderoso campo magnético. Em um campo com uma indução magnética de cerca de 15 T (30.000 vezes mais poderoso que o campo magnético da Terra), os cientistas já conseguiram fazer levitar pequenos animais como sapos. Mas se a supercondutividade à temperatura ambiente se tornar realidade, será possível levantar grandes objetos não magnéticos no ar, usando suas propriedades diamagnéticas.

Em conclusão, notamos que os campos de força na forma em que a literatura de ficção científica geralmente os descreve não concordam com a descrição das quatro interações fundamentais em nosso Universo. Mas pode-se supor que uma pessoa será capaz de imitar muitas das propriedades desses campos fictícios usando escudos multicamadas, incluindo janelas de plasma, cortinas de laser, nanotubos de carbono e substâncias com transparência variável. Mas, na realidade, tal escudo só pode ser desenvolvido em algumas décadas, ou mesmo em um século. E se a supercondutividade à temperatura ambiente for descoberta, a humanidade terá a oportunidade de usar poderosos campos magnéticos; talvez com a ajuda deles seja possível levantar carros e trens no ar, como vemos nos filmes de ficção científica.

Levando tudo isso em conta, eu classificaria os campos de força como classe de impossibilidade I, ou seja, eu os definiria como algo impossível para as tecnologias atuais, mas realizado de forma modificada dentro do próximo século ou algo assim.

Campo de força de proteção

I. Se um cientista honrado, mas idoso, afirma que um certo fenômeno é possível, ele certamente está certo. Se ele afirma que um determinado fenômeno é impossível, é muito provável que esteja enganado.

II. A única maneira de definir os limites do possível é criar coragem para penetrar nesse lado do impossível.

III. Qualquer tecnologia suficientemente avançada é indistinguível da magia.

Três Leis de Arthur Clarke

"Levantem os escudos!" - esta é a primeira ordem, que na interminável série "Star Trek" dá uma voz afiada ao capitão Kirk para sua tripulação; obediente à ordem, a tripulação liga os campos de força projetados para proteger a espaçonave Enterprise do fogo inimigo.

Na história de Star Trek, os campos de força são tão importantes que seu estado pode determinar o resultado de uma batalha. Uma vez que a energia do campo de força se esgota e o casco da Enterprise começa a receber golpes, quanto mais longe, mais esmagador; eventualmente a derrota se torna inevitável.

Então, o que é um campo de força de proteção? Na ficção científica, isso é uma coisa aparentemente simples: uma barreira fina, invisível, mas impenetrável, que pode desviar feixes de laser e mísseis com a mesma facilidade. À primeira vista, o campo de força parece tão simples que a criação - e em breve - de escudos de combate baseados nele parece inevitável. Então você espera que nem hoje nem amanhã algum inventor empreendedor anuncie que conseguiu um campo de força protetor. Mas a verdade é muito mais complicada.

Como a lâmpada de Edison, que mudou fundamentalmente a civilização moderna, o campo de força pode afetar profundamente todos os aspectos de nossas vidas, sem exceção. Os militares usariam o campo de força para se tornarem invulneráveis, criando um escudo impenetrável contra mísseis e balas inimigos baseados nele. Em teoria, seria possível criar pontes, estradas e estradas magníficas com o toque de um botão. Cidades inteiras surgiriam no deserto como por mágica; tudo neles, até os arranha-céus, seria construído exclusivamente a partir de campos de força. Cúpulas de campos de força sobre as cidades permitiriam que seus habitantes controlassem arbitrariamente os fenômenos climáticos - ventos de tempestade, tempestades de neve, tornados. Sob a cobertura segura de um campo de força, seria possível construir cidades mesmo no fundo dos oceanos. Vidro, aço e concreto poderiam ser completamente abandonados, substituindo todos os materiais de construção por campos de força.

Mas, curiosamente, o campo de força acaba sendo um daqueles fenômenos extremamente difíceis de reproduzir em laboratório. Alguns físicos até acreditam que isso não pode ser feito sem alterar suas propriedades.

Campo de força - quantas décadas ouvimos essa frase estranha em vários filmes de ficção científica, livros, jogos de computador. Acho que restam poucas pessoas na Terra que não entenderiam o que é. As tentativas dos cientistas de criar pelo menos uma pequena versão de demonstração de tal coisa até agora falharam, porque a base do campo de força são partículas superpesadas grávitons (partículas de massa do microcosmo), que, graças ao campo eletromagnético, devem colocar em uma fina película invisível. Ai e ah - os gravitons são partículas caprichosas, como os cronons (partículas de tempo).

Mas.
O campo de força existe. Isso é especialmente observado em super câmera lenta ao quebrar tijolos e tábuas com a palma da mão. Sim, e o famoso sistema de proteção corporal Qi Gong "camisa de ferro" (assim como "calças de ferro", luvas de ferro, "sapatos de ferro" e um chapéu de ferro) também se baseia nesse campo de força misterioso. No final dos anos 90, um pequeno artigo apareceu na imprensa amarela sobre 5 monges chineses da direção neo-Shaolin, que permitiram que cientistas americanos conduzissem todo tipo de experimentos brutais neles: eles foram atropelados por um carro a uma velocidade de 60 km por hora, eles foram alvejados com uma magnum, lançados contra eles bananas de dinamite e outras coisas desumanas; mas todos os monges permaneceram vivos e bem. Além disso: em 2005, o Discovery Channel mostrou uma reportagem sobre um pequeno grupo de pessoas (que vivem nos EUA) que, como resultado de treinamento secreto, ganhou resistência sobre-humana a vários golpes - vi com meus próprios olhos como os superespecialistas do kickboxing infligiu força monstruosa neles com pernas e braços (se alguém se lembra de um filme dos anos 80 com um jovem Van Dam, onde ele foi ensinado a chutar uma palmeira até quebrá-la, então você entenderá que uma pessoa é capaz de sobreviver a tal golpes só depois de muitos anos de treinamento duro) - fiquei chocado.

Mais distante.
Eu quase esqueci, e graças a uma linda mulher inteligente (o nome dela é Anna), vou falar brevemente sobre outro tipo de campo de força - um muito poderoso - este é um campo de proteção de força egrégor - na maioria das vezes entre cristãos e budistas (é tudo sobre o número de crentes no planeta). O campo de força egrégor economiza muito - incluindo dobrar espaço e tempo, e você não precisa ir muito longe para exemplos - nos campos de batalha, algumas pessoas sobreviveram em um inferno onde milhares morreram. Mas como historiador, posso dizer com segurança que esse tipo de proteção foi criado por pessoas - em particular - os primeiros nobres cavaleiros - verdadeiros cristãos e pessoas de fé sincera. E então essa técnica foi gravada no banco de memória da egrégora e ainda é usada.
É como se eu não quisesse me gabar e falar sobre minha infeliz pessoa novamente, mas tive um período em que eu mesmo era o dono de um campo de força tão egrégor. É verdade - você tem que pagar por tudo e como você pode adivinhar - eu era um fantoche obediente nas mãos duras e invisíveis deste poderoso egrégor ortodoxo cristão - de repente decolei e fui para aqueles lugares onde eu pessoalmente não precisava, mas salvo do aparentemente inevitável, várias pessoas morreram - e ele próprio não recebeu um único arranhão em três acidentes de carro em massa (como você sabe, não é muito agradável lembrar de uma coisa dessas). Qual é a estrutura desse campo de força? É completamente da ordem das ondas - ou seja, vibrações de alta frequência que criam um campo protetor envolvente (para os amantes da magia, explicarei que o elemento ar é usado lá) - e do ponto de vista da física clássica , tudo é explicado de forma lógica e simples - vibrações magnéticas e eletromagnéticas.

Mas estamos interessados ​​na técnica de criar um campo de força que repele constantemente os ataques de pessoas invejosas e vampiros de energia, e agora vou falar sobre uma técnica simples e eficaz que recentemente comecei a testar em mim e fiquei satisfeito os resultados do teste.

Vamos começar.
Nada complicado - mentalmente "espalhar" um gel viscoso transparente em nosso corpo - com não mais de 1 cm de espessura, damos a esse gel duas funções ao mesmo tempo - para extrair informações dolorosas negativas do seu corpo e protegê-lo da invasão alienígena. Se você praticar esse procedimento de três a cinco vezes ao dia, a habilidade de fazê-lo mais rápido e melhor será gradualmente adquirida. Não se esqueça das principais áreas - mãos e rosto (a propósito, muitas meninas fazem isso instintivamente por milhares de anos quando lavam e aplicam maquiagem no rosto). E, claro, o principal - a terceira função do "gel invisível" - cai automaticamente no chão depois que o recurso de uso se esgota (geralmente 2-5 horas após a aplicação no corpo). Mesmo uma pessoa despreparada sente imediatamente que "pedaços de sujeira" estão caindo dele. Como minha triste experiência recente mostrou - mesmo dois dias em que não apliquei esse "gel protetor" em mim mesma - pode levar a grandes problemas.

Cuidem-se, queridos leitores, e não se esqueçam - o mal existe e, ao contrário de nós, não dorme e está esperando o momento certo para atacar.
Atenciosamente, seu humilde Vovchik.

Avaliações

P.S. dois anos após a morte da minha mãe... só não estou a fim agora... desculpe.

Campo de força inventado para proteger contra explosão 24 de março de 2015

A empresa americana Boeing patenteou uma tecnologia que até hoje era considerada o lote dos romances de ficção científica - um sistema de campo de força que pode proteger vários objetos, incluindo prédios, carros ou aviões, de uma onda de choque. Isso é relatado no site do Escritório de Patentes dos EUA.

De acordo com o princípio de operação, a invenção da Boeing se assemelha a escudos de energia, familiares a muitos dos filmes da saga Star Wars. Um sensor especial detecta a fonte da explosão, após o que um gerador de campo eletromagnético de arco entra em ação. Usando lasers, eletricidade e radiação de micro-ondas, o sistema ioniza uma pequena área de ar e cria um campo de plasma no caminho da onda de choque.

“Essa tecnologia reduzirá a energia da onda de choque criando um ambiente especial em seu caminho, que refletirá, refratará, absorverá e rejeitará pelo menos parte dela”, diz o texto do documento de licença.

Tal “escudo” teoricamente protegerá contra as mais poderosas vibrações do ar, mas não contra balas ou fragmentos de um projétil que explodiu nas proximidades. Não funcionará e manterá constantemente um "casulo" protetor ao redor do objeto. O fato é que durante a operação do sistema há um forte aquecimento do ar. Entre outras coisas, o campo de força também reflete a luz, tornando impossível para qualquer pessoa dentro do abrigo de plasma ver.

No entanto, nem tudo é simples aqui.

Referência:

« Um sensor que gera um sinal para detectar pelo menos uma explosão capaz de gerar uma onda de choque que pode percorrer o fluido até a região protegida. O sensor é capaz de determinar a posição e o tempo da explosão”, diz a descrição do aparelho na patente.

« Assim como um gerador de arco que funciona em conjunto com o sensor e é usado para determinar o sinal de onda. O gerador é capaz de reagir ao calor em uma região selecionada do fluido e criar instantaneamente um segundo ambiente de transição, diferente do primeiro, que é colocado entre a onda de choque e a região a ser protegida.».

E aqui está o que os internautas escrevem:

Mofack, RU 24.03.15 14:10
hmm, e não há problemas com desempenho de alta velocidade? Acontece que a fonte de energia de tal porcaria deve dar uma descarga tão doentia.

sanches80, RU 24.03.15 15:17
dado que no combate moderno, pouco é afetado por uma onda de choque, então o valor desse milagre, para dizer o mínimo, não é alto. A menos que a onda de uma explosão nuclear seja a principal, mas algo me diz que esse pepelat não vai segurar muito a onda de uma explosão nuclear

Hayama, RU 24.03.15 15:36
A complexidade deste produto é comparável apenas à sua inutilidade ...

STRANNIK, ru 24.03.15 17:03
Mais uma vitória galáctica.
"Com a ajuda de lasers, eletricidade e radiação de micro-ondas... irão refletir, refratar, absorver e rejeitar"
Todo o conjunto em uma garrafa. Bobagem de merda. Como uma cinza galáctica.
O principal objetivo é atualizar a imagem da UWB, que se desvaneceu nos últimos anos, como líder indiscutível em tecnologia militar.
E, ao mesmo tempo, justificar bebia massa aos olhos do contribuinte.

Alanv, RU 24.03.15 18:47

Rapazes. mas ninguém pensou, mas por que esse pepelat PODE SER NECESSÁRIO, MESMO que pare a onda de choque? Para proteger contra uma explosão de um pedaço de explosivo embrulhado em um jornal ??? Pois o resto dos explosivos, via de regra, são entregues no local com algo próximo ao projétil (ou tem um mar de cacos), que essa bugiganga não vai atrasar...
Embora eu não entenda como um plasma pode conter uma onda explosiva EM PRINCÍPIO ... Como um aquecimento fortemente fora do equilíbrio com o efeito de uma “contra-explosão” ??? E, além disso, “usando lasers, eletricidade e radiação de micro-ondas, o sistema ioniza uma pequena área de ar e cria um campo de plasma no caminho da onda de choque”. E você precisa de algum tipo de proteção circular...
KMK é um refinamento teórico que não tem aplicação real.

Instrução

Pegue duas baterias e conecte-as com fita isolante. Conecte as baterias de forma que suas extremidades sejam diferentes, ou seja, o positivo é oposto ao negativo e vice-versa. Use clipes de papel para prender um fio na extremidade de cada bateria. Em seguida, coloque um dos clipes de papel em cima das baterias. Se o clipe não atingir o centro de cada um, pode ser necessário endireitá-lo no comprimento desejado. Fixe o desenho com fita adesiva. Certifique-se de que as extremidades dos fios estejam livres e as bordas do clipe de papel alcancem o centro de cada bateria. Conecte as baterias por cima, faça o mesmo do outro lado.

Pegue o fio de cobre. Deixe cerca de 15 centímetros do fio reto e comece a enrolá-lo no vidro. Faça cerca de 10 voltas. Deixe em linha reta mais 15 centímetros. Conecte um dos fios da fonte de alimentação a uma das extremidades livres da bobina de cobre resultante. Certifique-se de que os fios estejam bem conectados entre si. Quando conectado, o circuito fornece um campo. Conecte o outro fio da fonte de alimentação ao fio de cobre.

Com isso, quando a corrente flui através da bobina, colocada dentro dela será magnetizada. Os clipes de papel ficarão grudados, assim como as partes de uma colher ou garfo, as chaves de fenda ficarão magnetizadas e atrairão outros objetos de metal enquanto a corrente é aplicada à bobina.

Nota

A bobina pode estar quente. Certifique-se de que não há substâncias inflamáveis ​​nas proximidades e tome cuidado para não queimar a pele.

Conselho util

O metal mais facilmente magnetizado é o ferro. Não selecione alumínio ou cobre ao verificar o campo.

Para criar um campo eletromagnético, você precisa fazer sua fonte irradiar. Ao mesmo tempo, deve produzir uma combinação de dois campos, elétrico e magnético, que podem se propagar no espaço, dando origem um ao outro. Um campo eletromagnético pode se propagar no espaço na forma de uma onda eletromagnética.

Você vai precisar

• - fio isolado;
• - unha;
• - dois condutores;
• - Bobina de Ruhmkorff.

Instrução

Pegue fio isolado com baixa resistência, o cobre é o melhor. Enrole-o em um núcleo de aço, um prego regular de 100 mm de comprimento (tecido) servirá. Conecte o fio a uma fonte de energia, uma bateria normal servirá. Haverá um elétrico campo, que gera uma corrente elétrica nele.

O movimento direcional da carga (corrente elétrica) gerará, por sua vez, uma campo, que ficará concentrado em um núcleo de aço, com um fio enrolado em torno dele. O núcleo gira e é atraído por ferromagnetos (níquel, cobalto, etc.). O resultado campo pode ser chamado de eletromagnético, porque o campo magnético.

Para obter um campo eletromagnético clássico, é necessário que tanto o campo elétrico quanto o magnético campo mudou ao longo do tempo, então a eletricidade campo irá gerar magnético e vice-versa. Para isso é necessário que as cargas em movimento recebam aceleração. A maneira mais fácil de fazer isso é fazê-los oscilar. Portanto, para obter um campo eletromagnético, basta pegar um condutor e conectá-lo a uma rede doméstica normal. Mas será tão pequeno que não será possível medi-lo com instrumentos.

Para obter um campo magnético suficientemente poderoso, faça um vibrador Hertz. Para fazer isso, pegue dois condutores idênticos retos, fixe-os de modo que a folga entre eles seja de 7 mm. Este será um circuito oscilatório aberto, com uma pequena capacidade elétrica. Conecte cada um dos condutores aos grampos Ruhmkorf (permite receber pulsos de alta tensão). Conecte o circuito à bateria. As descargas começarão no centelhador entre os condutores, e o próprio vibrador se tornará uma fonte de um campo eletromagnético.

Vídeos relacionados

A introdução de novas tecnologias e o uso generalizado da eletricidade levaram ao surgimento de campos eletromagnéticos artificiais, que na maioria das vezes têm um efeito prejudicial aos seres humanos e ao meio ambiente. Esses campos físicos surgem onde há cargas em movimento.

A natureza do campo eletromagnético

O campo eletromagnético é um tipo especial de matéria. Ocorre em torno de condutores ao longo dos quais as cargas elétricas se movem. O campo de força consiste em dois campos independentes - magnético e elétrico, que não podem existir isoladamente um do outro. O campo elétrico, quando surge e muda, invariavelmente gera um campo magnético.

Um dos primeiros a investigar a natureza dos campos variáveis ​​em meados do século 19 foi James Maxwell, que é creditado com a criação da teoria do campo eletromagnético. O cientista mostrou que cargas elétricas se movendo com aceleração criam um campo elétrico. Mudá-lo gera um campo de forças magnéticas.

A fonte de um campo magnético alternado pode ser um ímã, se você colocá-lo em movimento, bem como uma carga elétrica que oscila ou se move com aceleração. Se a carga se move a uma velocidade constante, então uma corrente constante flui através do condutor, que é caracterizado por um campo magnético constante. Propagando-se no espaço, o campo eletromagnético transporta energia, que depende da magnitude da corrente no condutor e da frequência das ondas emitidas.

O impacto do campo eletromagnético em uma pessoa

O nível de todas as radiações eletromagnéticas que são criadas por sistemas técnicos projetados pelo homem é muitas vezes superior à radiação natural do planeta. Este é um efeito térmico, que pode levar ao superaquecimento dos tecidos do corpo e consequências irreversíveis. Por exemplo, o uso prolongado de um telefone celular, que é uma fonte de radiação, pode levar a um aumento da temperatura do cérebro e do cristalino do olho.

Campos eletromagnéticos gerados pelo uso de eletrodomésticos podem causar neoplasias malignas. Em particular, isso se aplica ao corpo das crianças. A presença prolongada de uma pessoa perto da fonte de ondas eletromagnéticas reduz a eficiência do sistema imunológico, leva a doenças do coração e dos vasos sanguíneos.

Claro, é impossível abandonar completamente o uso de meios técnicos que são a fonte de um campo eletromagnético. Mas você pode aplicar as medidas preventivas mais simples, por exemplo, usar o telefone apenas com fone de ouvido, não deixar fios do aparelho nas tomadas após usar o equipamento. No dia a dia, recomenda-se o uso de extensões e cabos com blindagem protetora.