10 фантастических технологий, которые могут появиться уже в нашем столетии
«Все, что могло быть изобретено, уже изобрели», — заявил в 1899 г.Чарльз Дьюэлл, уполномоченный представитель Бюро патентов США. Вряд ли стоит говорить, как глубоко он заблуждался. То, что мы считаем невозможным сегодня, завтра может стать привычным и повсеместным.
Персонаж мультфильма «Спанч Боб»
Митио Каку, известный специалист по теоретической физике, в своей книге «Физика невозможного» размышляет о будущем науки и технологиях, которые сейчас кажутся фантастическими, но не нарушают известных законов природы. Ученые по всему миру активно работают над воплощением этих удивительных технологий в жизнь, и мы можем увидеть результаты уже в этом столетии.
1. Силовые поля
Силовое поле — это тонкий невидимый, но при этом непроницаемый барьер, знакомый нам по фантастическим фильмам и книгам. Например, в сериале «Звездный путь» силовые поля защищают космические корабли от вражеских атак.
Кадр из фильма «Звездные врата: Атлантида»
Но защитные поля можно использовать не только для защиты космолетов, машин и людей. С их помощью можно было бы строить идеальные дороги, мосты, целые здания и другие конструкции, полностью заменив ими бетон, сталь и прочие строительные материалы. Одним нажатием кнопки можно было бы строить целые города. Огромные силовые купола защищали бы нас от штормов, снегопадов и метеоритов. Под такими куполами люди смогли бы комфортно жить среди льдов и на дне океанов.
Силовые поля в «классическом» виде, привычном нам по фантастическим произведениям, не согласуются с четырьмя фундаментальными взаимодействиями в нашей Вселенной (гравитация, электромагнетизм, сильные и слабые ядерные взаимодействия). Но вполне вероятно, ученым удастся имитировать многие свойства этих выдуманных полей при помощи многослойных щитов, включающих в себя углеродные нанотрубки, плазменные окна, лазерные завесы и вещества с переменной прозрачностью. Однако в реальности такой щит вряд ли появится раньше, чем через несколько десятилетий.
2. Невидимость
Невидимость давно будоражит воображение людей: сказочная шапка-невидимка, «Человек-невидимка» Герберта Уэллса, плащ Гарри Поттера, Кольцо Всевластия. Однако физики до последнего времени упорно отрицали возможность создания артефактов, дарующих невидимость, и однозначно заявляли, что это в принципе невозможно, нарушает законы оптики и не согласуется ни с одним из известных свойств вещества.
Источник: www.robmulholland.co.uk
Но современные достижения в области так называемых «метаматериалов» заставляют пересмотреть наши знания в области оптики. Лабораторные опыты с такими материалами весьма интересуют ученых, СМИ и, конечно же, военных. Всем интересно, как видимое сделать невидимым.
Метаматериалы — это вещества, обладающие несуществующими в природе оптическими свойствами. При создании метаматериалов в вещество внедряются крошечные имплантаты, которые вынуждают электромагнитные волны выбирать нестандартные пути. Когда-то невозможной считалась и сама возможность создания метаматериалов, нарушающих законы оптики. Но в 2006 г. ученые опровергли это мнение и при помощи метаматериалов сделали объект невидимым для микроволнового излучения.
Представьте, как река обтекает валун. Вода очень быстро оборачивается вокруг камня, поэтому ниже по течению его присутствие никак не сказывается и выявить его невозможно. Метаматериалы точно так же изменяют путь микроволн, заставляя их обтекать объект, и делают все внутри этого объекта невидимым для этого излучения. Для полной невидимости остается устранить все отражения и тени.
Микроволны обходят объект, покрытый метаматериалами. Автор изображения: Alex Klein
Конечно, микроволновое излучение — это еще не видимый свет, но принцип создания невидимости уже разработан.
3. Лучевое оружие
Такое оружие хорошо известно фанатам «Звездных войн»: лучевые ружья, световые мечи и «Звезда смерти», способная уничтожать целые планеты. Однако фантасты заговорили о лучевом оружии еще раньше: в классическом романе Герберта Уэллса «Война миров» пришельцы с Марса уничтожали землян лучами тепловой энергии из пушек, установленных на их треножниках. Но и Уэллс не был первым: в индуистских преданиях бог Индра выстреливал энергетическим лучом из волшебного копья.
Кадр из фильма «Звездные войны»
Ученые, как это часто бывает, сначала посмеялись над идеей лучевого оружия, ведь когда-то считалось, что невозможно получить когерентный, сфокусированный, однородный луч света, такой как луч лазера. Сегодня в нашем распоряжении огромное разнообразие лазеров, применяемых в научных, коммерческих, медицинских и военных целях. Так почему солдаты до сих пор стреляют из огнестрельного оружия, а не из лучевых ружей и пушек? Ведь в научной фантастике это самое распространенное и привычное оружие.
Причина в том, что у нас нет достаточно мощных портативных источников энергии. Для лучевого оружия необходимы батареи размером с ладонь, но с мощностью громадной электростанции. В настоящее время самое маленькое военное устройство, обладающее такой энергией, — водородная бомба. Только вот уничтожает она не только цель, но и все вокруг.
Вторая проблема — стабильность излучающего вещества. Теоретически количество энергии, которое можно передать лазеру, ничем не ограничено. Но при этом рабочее тело лазерного пистолета будет нестабильным. Например, кристаллические лазеры при превышении определенного уровня энергии перегреваются и трескаются. Значит, чтобы создать мощный лазер, способный уничтожить предмет или противника, потребуется обуздать энергию взрыва. Пока особых прорывов в этом направлении не наблюдается, но, вероятно, это станет возможным в недалеком будущем.
4. Телепортация
Телепортация, т.е. возможность мгновенного перемещения людей и предметов в пространстве, может сделать ненужной современную транспортную систему и многочисленные связанные с ней отрасли промышленности, кардинально изменить мировую экономику, поменять принципы ведения войны, сделать бессмысленными государственные границы — словом, изменить направление развития цивилизации.
Кадр из сериала «Звездный путь»
Телепортация — не только предмет научно-фантастических произведений, о ней говорится даже в Библии и других религиозных текстах, где духи переносят людей с места на место.
Но ученые прошлого приводили множество доказательств невозможности телепортации. Чтобы телепортировать человека, необходимо знать точное расположение каждого атома в живом теле, что нарушило бы принцип неопределенности Гейзенберга, согласно которому невозможно одновременно знать точное положение и скорость электрона.
В рамках теории Ньютона телепортация действительно невозможна. Но квантовая физика говорит о том, что частицы способны внезапно исчезать и появляться, электрон ведет себя как волна и может совершать квантовые скачки. Таким образом, на квантовом уровне нарушаются все фундаментальные законы: электроны могут исчезать и вновь возникать в другом месте, а также находиться одновременно в нескольких местах.
Если построить график волновой функции для человеческого тела, окажется, что он очень напоминает само тело, но выглядит «лохматым», поскольку некоторые волны расползаются за пределы тела во всех направлениях, причем некоторые даже достигают отдаленных звезд. Поэтому существует крошечная вероятность «спонтанной телепортации». Вероятность этого крайне мала, но все же она не равна нулю.
Впрочем, такие квантовые скачки нельзя просто взять и перенести на крупные объекты, состоящие из огромного числа атомов. Несмотря на то, что электроны в нашем теле постоянно перемещаются с места на место, их так много, что эти прыжки усредняются и сглаживаются, так что на нашем уровне вещества остаются твердыми и неизменными.
Получается, чтобы телепортировать объект, необходимо взять под контроль хаотичные скачки всех его атомов и точно направить их в нужное место. И как ни удивительно, законы квантовой физики разрешают это. Ученые уже научились телепортировать отдельные фотоны, так что развитие в этом направлении — лишь вопрос времени.
5. Телепатия
Возможность читать чужие мысли давно занимает воображение людей. Телепат, способный произвольно читать чужие мысли, мог бы стать богатейшим и могущественнейшим человеком на Земле. Правительства и секретные службы многих стран финансировали исследования в области телепатии в надежде получить преимущества на мировой арене.
Кадр из сериала «Теория большого взрыва»
Ученые, понемногу раскрывающие секреты работы мозга, пытаются пролить свет и на вопрос о возможности телепатии. У нас уже есть инструменты, позволяющие заглянуть в работающий мозг. Аппараты для магнитно-резонансного томографического сканирования мозга (МРТ) способны за доли секунды нацелиться на крошечный участок мозга и зарегистрировать характер его активности. Однако, во-первых, наука сегодня не имеет точной «карты» мозга, а во-вторых, современные аппараты МРТ представляют собой огромные устройства весом в несколько тонн и стоимостью несколько миллионов долларов.
Так что легко проникать в чужие мысли мы сможем лишь тогда, когда появятся ручные МРТ-приборы, сопряженные с миниатюрными компьютерами, а нейронная сеть мозга перестанет быть загадкой.
