Звуковые волны, магниты и электричество — все это может поднимать предметы с земли
В художественной литературе левитация требует магии. В реальном мире все, что вам нужно, — это физика.
Лили де Беллон
В художественной литературе магия облегчает левитацию. Простым взмахом палочки Рон Уизли поднимает дубинку тролля высоко над головой в «Гарри Поттере и волшебном камне«. С помощью изящных боевых искусств покорители стихий в телесериале «Аватар» запускают в небо валуны и волны воды. А героине Marvel Алой Ведьме достаточно простого жеста, чтобы отбросить врагов.
В реальном мире звук, магниты и электричество могут создавать силу притяжения, достаточную для того, чтобы нейтрализовать гравитацию. Только не ожидайте, что эти методы левитации помогут подбрасывать камни или плохих парней. По крайней мере, не без некоторых возмутительных — и опасных — улучшений.
Устройства акустической левитации используют вибрации для удержания предметов в воздухе. Эти устройства обычно излучают звуковые волны, слишком высокие для человеческого слуха. Волны создают в воздухе чередующиеся области “шума” высокой и низкой интенсивности. Более шумные зоны отталкивают предметы, создавая для них относительную тишину, но только в том случае, если предметы очень маленькие и легкие. Пенопластовые шарики — одни из самых тяжелых материалов, которые когда-либо использовались для перемещения по звуковым волнам.
Это акустическое левитационное устройство (слева) использует ультразвуковые волны для перемещения частиц размером до 25 миллиметров (здесь показано управление шестью пенопластовыми шариками). Устройство (показано на компьютерной модели справа) использует две сетки динамиков (радужные точки вверху и внизу) для создания звуковых полей между массивами динамиков. В этих звуковых полях частицы попадают в относительно тихие области (черные) между областями высокой интенсивности звука (белые).
По словам Люка Кокса, инженера-механика, возглавляющего компанию Impulsonics в Бристоле, Англия, более крупным объектам требуются более длинные звуковые волны с более низкой частотой, чтобы их «раскачивать». По его оценкам, для того, чтобы поднять человека в воздух, потребуются звуковые волны частотой не менее 275 Герц и длиной волны 1,25 метра. Бас-гитара играет примерно на таких низких нотах. Но звук должен быть убийственно громким, чтобы сбить человека с ног.
Вероятно, для запуска такого устройства потребовалась бы мощность атомной электростанции, размышляет Кокс. Плюс щит, который защитит любого, кого вы поднимете в воздух, от тепла, выделяемого таким количеством энергии. В противном случае, ваше грубоватое бас-соло на ядерной энергии может буквально расплавить их лица.
Магниты отрывают от земли предметы намного больше людей, не разрушая их. Например, магниты в вагонах поездов на магнитной подвеске и рельсах взаимодействуют, заставляя поезда парить всего в нескольких сантиметрах над рельсами.
Использовать магнетизм для поднятия в воздух чего-либо, не прикрепленного к магниту, сложнее, но не невозможно. Многие, казалось бы, немагнитные материалы, включая воду и белки, являются диамагнитными: в сильном магнитном поле они становятся слабомагниченными и начинают отталкивать магнитное поле.
В 1997 году ученые, как известно, использовали этот факт для левитации лягушки. Они поместили существо внутрь проволочных витков, которые создавали магнитное поле силой 16 тесла, что примерно в 10 раз превышает силу магнитов, используемых для сбора автомобилей на свалках. Этого было достаточно, чтобы поднять лягушку почти до верха 18-сантиметровой внутренней катушки из проволоки.
В 1997 году исследователи использовали сильное магнитное поле для левитации лягушки. Здесь вы можете увидеть головокружительное путешествие лягушки, но не волнуйтесь! “Лягушка вернулась из полета целой и невредимой” и “с радостью присоединилась к своим собратьям-лягушкам в отделе биологии”, — сообщали тогда в Science News.
Теоретически вы могли бы поднять человека в воздух таким образом. Правда, для этого потребовался бы чертовски мощный магнит. В 1998 году один из «лягушатников» подсчитал, что для создания магнитного поля мощностью 1 гигаватт потребуется поле в 40 тесла, что составляет примерно половину мощности плотины Гувера.
Пауки-воздухоплаватели используют другой способ левитации. «Они заряжают себя электричеством, разматывая длинные шелковые нити», — говорит Игорь Баргатин, физик из Пенсильванского университета. Этот заряд позволяет паукам подниматься в электрическом поле Земли, а затем подниматься на ветру на километровую высоту.
По словам Баргатина, паучий способ левитации не сработает для таких крупных объектов, как люди. Вам пришлось бы накапливать такой большой заряд, что в конечном итоге вы бы спровоцировали удары молний вокруг себя и поджарили бы себя, прежде чем взлететь.
Даже если левитация в реальном мире никогда не сравнится со сверхспособностями, которые можно увидеть на экране, она все равно может быть полезна. Акустическая левитация может помочь в работе с лабораторными образцами, чтобы избежать загрязнения. Магнитная левитация может заставить детали двигателей плавать, что позволит им вращаться быстрее, не изнашиваясь. И ученые продолжают придумывать новые способы применения левитации — такие, которые не наносят смертельного сопутствующего ущерба.