Ключевые идеи книги: Физика невозможного. Митио Каку

Smart Reading, 2020

Этот текст – сокращенная версия книги Митио Каку «Физика невозможного». Только самые ценные мысли, идеи, кейсы, примеры. О книге Сто лет назад ученые сказали бы, что лазеры, телевизоры и атомная бомба – это бредни фантастов. В «Физике невозможного» Митио Каку заявляет, что очень скоро реальными будут силовые поля, телепортация и путешествия во времени. Прямоточные ракеты, лазерные паруса, двигатели на основе антивещества доставят человечество к звездам. Метаматериал, работающий в видимом диапазоне света, будет делать объекты невидимыми. Машину времени построят по законам квантовой физики. Достижения в области МРТ и нанотехнологий сделают обычными телепатию и телекинез. Автор консультировался с выдающимися исследователями, среди которых нобелевские лауреаты, физики, биологи, астрономы. «Физика невозможного» предлагает вам футуристическое путешествие в мир науки, одновременно развлекательное и просвещающее. Зачем читать • Повысить эрудицию в области современных фундаментальных научных дисциплин. • Оценить вместе с автором возможность создания футуристических технологий в разных областях науки. • Увидеть, как научные прорывы расширяют для человечества горизонты возможного. Об авторе Митио Каку – американский физик-теоретик японского происхождения, профессор Городского колледжа Нью-Йоркского университета, доктор философии. Известен как активный популяризатор теоретической физики и современных концепций устройства Вселенной. Еще в школе самостоятельно построил камеру Вильсона и ускоритель частиц. Своими конструкциями на научной ярмарке в Альбукерке привлек внимание физика Эдварда Теллера, который содействовал поступлению талантливого юноши в Гарвардский университет.

1. Технологии, которые могут появиться в обозримом будущем

В начале XX века стало ясно, что теория Ньютона не может объяснить всю картину мира. Ей на смену пришли специальная теория относительности Эйнштейна и квантовая механика, и картина мира изменилась. В отличие от теории Ньютона время в этой системе может меняться в зависимости от скорости движения. Энергия эквивалентна материи. Процессы в мире частиц и атомов не имеют физических причин и подвержены случайности и вероятности. Открытия и технологии, о которых пойдет речь дальше, были созданы на этом фундаменте.

1.1. Можно ли стать невидимым?

Невидимость — это давняя мечта человечества и один из любимых мотивов в литературе и кинематографе. Героев-невидимок можно найти в книгах Платона и Жюля Верна, Ильфа и Петрова, Джоан Роулинг и Толкина.

Еще несколько лет назад ученые считали, что невидимость невозможна, так как противоречит законам оптики. Свет представляет собой электромагнитные волны. Твердые объекты поглощают и отражают свет, так как атомы в них находятся на очень маленьком расстоянии и не пропускают световые волны, в отличие от прозрачных жидкостей и газов, где расстояние между атомами больше.

Свойство невидимости возникает на уровне строения атомной решетки, поэтому чтобы сделать человеческое тело невидимым, нужно поменять его строение на уровне атомов. Для этого его пришлось бы превратить в жидкость, нагреть до температуры кипения, а затем резко охладить. Это невозможно. Значит, решение в том, чтобы покрыть тело оболочкой, которая сделает его невидимым. Такую оболочку можно изготовить из метаматериалов, над созданием которых ученые работают в течение последнего десятилетия.

Метаматериалы обладают особыми оптическими свойствами и в отличие от всего, что есть в природе, могут управлять показателем преломления света. Другими словами, они способны делать то, что раньше было невозможно, — изменять маршрут световых волн таким образом, чтобы они обтекали объект и снова собирались в пучок.

В 2006 г. британским ученым, работающим над созданием метаматериалов, удалось с помощью лазера на короткое время сделать объект невидимым для микроволнового излучения. В 2007 г. ученые смогли создать метаматериал, работающий в видимом диапазоне света. Им удалось решить сложную задачу, так как волны видимого света очень короткие — их длина составляет от 700 до 400 нанометров, а волны света могут огибать только объект, который меньше, чем длина волны.

Возможно, в течение нескольких десятилетий ученым удастся создать цилиндр из метаматериалов, так как это самая простая форма. Следующий этап — решение более сложной задачи — создание метаматериалов, которые будут облегать тело.

1.2. Как создать меч джедая?

Видимый свет, который нас окружает, состоит из волн с разными частотами и фазами, другими словами, он некогерентен и быстро рассеивается.

До середины XX века даже видные ученые были убеждены, что создать гораздо более мощный по силе воздействия пучок когерентного света в принципе невозможно.

Нобелевский лауреат Чарльз Таунс бился над задачей создания первого пучка когерентного света в атмосфере полного скепсиса. В него никто не верил, ему советовали перестать тратить деньги на бессмысленные испытания и заняться чем-то стоящим. Несколько раз он был на пороге отчаяния, но не оставил своих попыток, и в 1953 г. был получен первый поток когерентного излучения микроволн — мазер (по первым буквам — microwave amplification through stimulated emission of radiation, что значит «усиление микроволн через стимуляцию излучения»). Вскоре подобных результатов удалось добиться при работе с видимым светом — так появился лазер. Сегодня лазер используется почти во всех сферах науки и техники.

Если лазер получил такое широкое распространение во всех сферах жизни, а лазерное оружие широко используется в научной фантастике, почему его до сих пор не существует? И можно ли сконструировать любимое оружие поклонников «Звездных войн» — световой меч?

К сожалению, создать меч джедая из «Звездных войн» невозможно. Это противоречит законам физики: во-первых, свет нельзя сделать твердым, во-вторых, световой луч не может обрываться в пространстве, как показывают в кино. Но можно создать похожий на него световой плазменный меч.

Создание лучевого оружия в перспективе возможно, если удастся разработать портативные источники энергии высокой мощности. Пока их не существует. Решения стоит ждать из области нанотехнологий, которые позволят создать миниатюрные батареи с огромной энергоемкостью. Возможно, это произойдет в течение ближайших ста лет.

1.3. Научимся ли мы телепортироваться?

Телепортация, столь популярная в научной фантастике, сегодня уже стала реальностью, но в крошечном масштабе — на атомарном уровне. Речь идет о квантовой телепортации. Телепортация крупных объектов, например, человеческого тела, стерла бы все пространственные границы. Но возможно ли это?

Идея квантовой телепортации основана на открытии Эйнштейна о том, что частицы управляются законами вероятности. В 1935 г. он совместно с коллегами Борисом Подольским и Натаном Розеном сформулировал ЭПР-парадокс (по названиям первых букв фамилий ученых): квантовая теория либо ошибочна, либо она делает возможными невозможные вещи. Например, если две частицы находятся в состоянии запутанности (или взаимозависимости), то даже если они разделены в пространстве огромными расстояниями, все изменения, случившиеся с одной из частиц, немедленно отразятся на другой.

Конец ознакомительного фрагмента.