Из фантастики в физику
Вообразите прошпое, в котором нет Интернета, полетов в космос и нейросетей. Зато в нем есть фантастические книги, авторы которых смотрят в будущее. Они впервые задумываются о Всемирной паутине космических путешествиях и искусственном интеллекте. Ученые превратили фантастику в физику. Посмотрим, что уже воплощено, а что только ждет своего изобретателя.
Включить ионные двигатели!
Идея ионного двигателя появилась в романе Дональда Хорнера «Аэроплан к солнцу: приключения авиатора и его друзей» еще в 1910 году. Любители «Звездных войн» точно не раз слышали об этом устройстве, которое разгоняет космический корабль примерно до 108 м/с. Практическая космонавтика получила новинку только через 54 года, когда на советском аппарате «Зонд-2» установили плазменно-эрозионный двигатель конструкции Александра Андрианова.
Он помогал в маневрировании, питаясь от солнечных батарей. Любой космический аппарат движется благодаря реактивной тяге, создаваемой отбрасыванием ионизированного газа. Такой же принцип работы используется и в фантастике, где двигатель генерирует заряженные частицы и отбрасывает их, продвигая корабль. Существующим моделям далеко до своих книжных прообразов. Сейчас такие двигатели не способны поднять ракету с поверхности планеты из-за слабой тяги, а максимальная скорость, до которой разгоняется летательный аппарат с их помощью, — всего 210 м/с в вакууме. Однако в нем кроется большой потенциал. При улучшении конструкции можно добиться работы систем корабля без топлива за счет заряда от солнечных панелей.
Расслабься, есть умный дом!
Идею умного дома можно найти в рассказе «Будет ласковый дождь» 1950 года. Рэй Брэдбери стал первым, кто написал об упрощающих жизнь людей технологиях. По сюжету после катастрофы 2026 года машины продолжают убирать квартиру, готовить завтрак и читать для хозяев любимые стихи по запрограммированному алгоритму. Прототипом такой технологии стал стандарт связи электронных устройств X10 для дистанционного управления домашней техникой, созданный компанией Pico Electronics в 1975 году. Потом изобрели шины обмена данными между бытовыми приборами, новые протоколы связи для элементов умного дома. После появления голосовых помощников развитие технологии многократно ускорилось. Многие крупные IT-компании сейчас владеют не одной тысячей патентов на различные изобретения в этой сфере.
Предугадывающие любое желание роботы, разговор с умным помощником, включение света по желанию — лишь малая часть того, что появилось в книгах писателей-фантастов. Тем удивительнее, что многое из этого нам сейчас доступно, и станет еще больше доступным с развитием искусственного интеллекта.
3D-принтер к вашим услугам!
Герои рассказа «Необходимая вещь» Роберта Шекли еще в 1955 году начали пользоваться конфигуратором, который мог создать любой предмет из ничего.
Эта машина обладала подобием характера и отказывалась выдавать что-то более одного раза. В других книгах такая идея трансформировалась в машины, которые, разбивая молекулы одних веществ, получали иные предметы. В реальности что-то подобное изобрели только спустя 29 лет.
Пионеры объемной печати — Чак Халл и его установка для стереолитографии. Технология первого 3D-принтера основана на выкладывании жидкого светочувствительного вещества (фотополимера), его отвердевании под ультрафиолетом и превращении в пластмассу нужной формы. Кроме этого, современные принтеры используют методики послойного наплавления и лазерного спекания фотополимера в виде порошка. Конечно, предметы не берутся из воздуха, как в книгах. 3D-принтер заправляют существующим сырьем. Сейчас люди способны печатать блоки для домов, растительное мясо, человеческие органы.
Сила есть, и поле надо
В 1920 году термин «силовое поле» использовала Британская научная ассоциация для описания электромагнитного поля атома. В фантастику он пришел с романом Джона Вуда Кэмпбелла-младшего «Острова в космос» спустя 11 лет. Эту технологию мы знаем благодаря фильмам и книгам, в которых ее изображают как защитную оболочку, спасающую от выстрелов, повреждений и отсутствия атмосферы.
Самоподдерживающаяся высокоэнергетическая плазма в установках токамак под действием электромагнитного поля может принимать заданную форму, при высоких температурах защищает от инородных объектов и подсвечивается при попадании загрязнений, как и ее фантастический собрат. Однако без мощного источника энергии реализация этой технологии пока невозможна. Несмотря на ограничения, компания Boeing в 2015 году получила патент на систему ударно-волнового затухания с помощью электромагнитной дуги, которая обеспечивает защиту не только военной техники, но и гражданских объектов от ударной волны. Ждем усовершенствования технологии!
Гравитации нет, но вы держитесь
Космос бередил умы писателей уже давно, поэтому они пытались выдумать способ, как туда попасть. Необычное решение в 1901 году описал Герберт Уэллс в научно-фантастическом романе «Первые люди на Луне». Он придумал антигравитационный материал кейворит, который позволил героям избавиться от гравитации. С точки зрения физики проделать такое проблематично, ведь любое тело, обладающее массой, оказывает воздействие. Люди мало понимают, поэтому говорить об управлении им рано. Однако фантастический материал натолкнул ученых на создание поездов MagLev. За счет магнитной подвески такой транспорт «парит» над рельсами, развивая скорость до 600 км/ч.
Гравитация возвращается
Искусственная гравитация в невесомости — еще одна идея научной фантастики, которую впервые высказал Константин Циолковский в книге «Грезы о Земле и небе» 1895 года. Первый вариант реализации такого явления — увеличение массы.
Проблем с этим вариантом множество, начиная от самого факта постройки колоссального объекта и заканчивая распределением гравитационного поля. По задумке Циолковского, притяжение должно появиться под влиянием центробежной силы. Этакий эффект карусели в космических масштабах. Летательный аппарат должен быть такой величины, чтобы вестибулярный аппарат человека не сильно страдал из-за вращения и перепады силы тяжести от ног до головы были минимальны. Корпус такого корабля должен быть чрезвычайно прочным, чтобы выдержать огромные перегрузки, связанные с влиянием центробежной силы. Вопросов к такой конструкции много, но главное, что даже на нынешнем уровне развития человечество способно использовать такую технологию.
Фантасты, как?
Многие писатели — это ученые и увлекающиеся наукой люди, поэтому им удается предвосхищать появление изобретений на страницах своих книг.
Айзек Азимов — биохимик, Константин Циолковский — отец космонавтики, Джон Вуд Кэмпбелл — физик. Они знали теорию и могли предсказать ее развитие на практике. Учите физику, господа, и читайте фантастику. Кто знает, может, она вдохновит вас на новые открытия.
Иллюстратор: Галина Игнатова
Фото на обложке: freepik.com
