Цивилизация
Вы любите затейливые настольные игрушки? Левитирующие объекты и псевдовечные двигатели всех сортов способны украсить рабочий стол и скрасить офисный досуг, что правда, то правда. Но «колыбель Ньютона» (ряд стальных шариков, подвешенных на лесках) не так проста. Оказалось, что она связана не только с именем великого физика, но и с древним библейским преданием о падении стен Иерихона. На базе этой простой модели, придуманной Ньютоном для иллюстрации закона сохранения импульса, закона сохранения энергии и демонстрации перехода кинетической энергии в потенциальную и наоборот, можно создать
«звуковые пули», которые могут если не разрушать стены, то повреждать подводные лодки на расстоянии и уничтожать опухоли без прямого вмешательства в организм.
Генерацию и фокусировку «пуль» изучили Алессандро Спрадони и Кьяра Дарайо из Калифорнийского технологического университета. Их работу публикует Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Изящество этой системы в том, что это всего лишь «пучок» шариков, движение которых регулируется массами. Если изменять давление на подвесы, можно заметно усиливать и фокусировать звуковые волны, делая их весьма разрушительными», — объяснила профессор Дарайо.
Система, разработанная для управления звуком, состоит из 21 выровненного ряда шариков из нержавеющей стали. Полученный «экран» имеет форму и размер ноутбука. Веса шариков приложены к краю опоры, с их помощью можно варьировать давление каждого ряда. После этого небольшой шарик бросали на полученную «акустическую линзу» с высоты около 20 см. Выяснилось, что звук удара не распространяется равномерно. Напротив, он полностью фокусируется в определенной точке.
Ученые называют свою линзу акустическим метаматериалом (метаматериалы — это композитные материалы, свойства которых обусловлены не столько индивидуальными физическими свойствами его компонентов, сколько микроструктурой). Важность открытия в том, что
линза не только позволяет фокусировать звуковые волны, но и значительно увеличить их интенсивность — в 100 раз сильнее, чем любой другой известный на сегодняшний момент метаматериал.
Звуковые волны, использованные в эксперименте, были высокочастотными и неслышными человеческому уху. Если адаптировать разработанную методику к слышимому звуку, то, полагают ученые, обычное предложение, произнесенное вслух, может быть усилено до волны, способной прорвать барабанную перепонку.
Если сравнить эти «звуковые пули» с обычными, то акустическую линзу можно сравнить с устройством, мгновенно делающим из обычных пуль реактивные гранаты, собирающиеся в одном и том же месте одновременно. Поражения, нанесенные такими «концентрированными» волнами (если человек научится ими управлять), могут быть впечатляющими.
Как и обычные пули, «звуковые пули» могут проходить через воздух. Однако, в отличие от металлических пуль, звуковые могут проникать также через жидкости и твердые тела. Звуковые волны могут быть достаточно мощными, чтобы нанести ущерб подводной лодке, находящейся в толще воды. Что принципиально важно, укрыться от таких «ракет» будет нельзя, сбить их с пути к цели тоже невозможно.
В целом звуковые пули не предназначены для больших мишеней. Поэтому авторы предлагают своему изобретению работать в мирных целях.
Такими «пулями» можно дробить камни в почках или разрушать раковые опухоли. При этом уничтожение чуждого организму объекта будет проходить без поражения окружающих тканей.
Вместе с тем авторы признают, что, несмотря на высокий потенциал, до практического применения их акустической линзы пройдут еще многие годы. Лабораторная установка и пилотная модель – очень разные объекты, к которым предъявляются разные требования. Несмотря на это, древняя идея разбивать стены звуком, как это якобы произошло со стенами легендарного Иерихона, стала немного ближе к своему осуществлению.