Rozgrzany do czerwoności!

Być może pamiętacie ze szkoły, iż obiekty w naturze można podzielić na takie, które świecą (Słońce, żarówka), i takie, które nie świecą (Księżyc, biurko). Być może ktoś uczy tak wasze dzieci. Ja doskonale pamiętam, że taki podział usłyszałem na lekcji przyrody w szkole podstawowej.

Usłyszałem i zaprotestowałem, co oczywiście skończyło się stosowną uwagą związaną z podważaniem autorytetu nauczyciela. Skąd wziął się mój protest? Sprawcą był ten człowiek:

Tak to jest, jak się czyta Feynmana, który był przekonany, że wolno upraszczać opis, ale nie może on fałszować rzeczywistości. Taki podział w naszym Wszechświecie po prostu nie ma sensu – i chciałbym was o tym przekonać najprościej, jak się da. Metodą Feynmana odłóżmy na bok to, co nie ma znaczenia dla sprawy, i spróbujmy się zastanowić, o czym właściwie mowa.

Przed wspomnianą lekcją czytałem jedną z jego opowieści o tym, jak działa Wszechświat. Co się stanie, gdy do kubka nalać gorącego napoju? Od takiego prostego pytania zaczynał się ten tekst. Jeśli dotknąć kubka, to łatwo stwierdzimy, że zmieniła się jego temperatura: ścianki nagrzały się, a stało się tak w wyniku ruchu cząsteczek płynu, które w nie uderzają; cząsteczki, z których składa się kubek, zaczynają drgać i uderzają w kolejne, przenosząc energię. Im temperatura wyższa, tym takie drgania termiczne są większe.

Dobrze, ale jakie to ma znaczenie dla tego, czy obiekt świeci własnym światłem, czy nie? Cóż, te drżące cząstki i cząsteczki mają jedną istotną cechę: ładunek elektryczny; a jak pamiętacie, jeśli mamy poruszający się ładunek elektryczny, to wytwarza on promieniowanie elektromagnetyczne. Każdy obiekt, który ma temperaturę różną od zera kelwinów, musi emitować takie promieniowanie, a więc w naszym Wszechświecie nie ma obiektów, które by światła nie emitowały w wyniku takich drgań, bo nie ma obiektu, który by miał temperaturę 0 K.

No i tu można by stwierdzić, że jednak się mylę, bo przecież promieniowanie, które jest związane z ciepłem, to podczerwień, a tu chodzi o światło widzialne. Jednak gdyby zgasić światło, to w ciemnościach – bez gogli termowizyjnych – ciężko będzie was dostrzec i zapewne o to chodzi w tym podziale, więc czego ja się czepiam? Promieniowanie termiczne kojarzy się z podczerwienią, ale to potoczny błąd, związany z tym, że w zakresach temperatur, które nazywamy „temperaturą pokojową”, faktycznie najłatwiej zaobserwować obiekty właśnie w tym zakresie. Jednakże widmo takiego promieniowania jest ciągłe, co oznacza, że zawiera wszystkie zakresy promieniowania elektromagnetycznego od fal radiowych po ultrafiolet i wyżej. Każdy z nas nawet teraz świeci (i to dosłownie) światłem widzialnym, ale i ultrafioletem, a także emituje fale radiowe. A skąd to wiemy? Z obserwacji i pewnego eksperymentu, który narobił ogromnego bałaganu w fizyce.

Zawinił tu pewien Niemiec, Gustav Kirchhoff, który bardziej niż z temperaturą kojarzy się z elektrycznością. Zastanawiał się on jednak również nad tym, dlaczego gdy rozgrzewać kawałek żelaza, to najpierw nie świeci, potem zaczyna być czerwony, a następnie żółty i biały. Kirchhoff nie wiedział jeszcze o istnieniu elektronów – zmarł 10 lat przed ich odkryciem – ale doszedł do słusznego wniosku, że emisja tego światła musi by jakoś związana z temperaturą ciała. Tylko jak to sprawdzić? Jak stwierdzić, które światło jest emitowane przez samo ciało, a które się od niego odbija? Przypominam, że promieniowanie elektromagnetyczne to coś maksymalnie prostego, więc skąd mamy wiedzieć, którą jego część dany obiekt odbija, a którą emituje? Przydałoby się coś, co absolutnie pochłania padające na nie promieniowanie, tak aby niczego nie odbijać. Czyli to coś musiałoby być tak czarne jak tylko się da. Oczywiście takich ciał doskonale czarnych nie ma, ale gdyby były, to miałyby pewną cechę: całe emitowane przez nie promieniowanie elektromagnetyczne zależałoby tylko i wyłącznie od ich wewnętrznej temperatury! Nie ma tu znaczenia, z czego taki obiekt byłby wykonany ani jakie miałby rozmiary. Wystarczy, że doskonale pochłania padające nań promieniowanie i go w żadnym stopniu nie odbija. No, szkoda, że nie ma takich rzeczy…

Ale przecież mówiłem coś o jakimś eksperymencie, czyli jednak istnieją takie ciała doskonale czarne? Nie, nie istnieją, ale istnieją obiekty, które zachowują się, jakby takimi były, przy zachowaniu pewnych założeń. I nie robimy tu żadnych fikołków myślowych, aby coś udowodnić na siłę. Przecież w tunelach aerodynamicznych też testuje się modele pojazdów, które zachowują się jak np. samoloty w pewnych warunkach. Model samolotem nie jest, ale informacje z takich eksperymentów na modelach są kluczowe w budowie pełnoprawnych pojazdów.

Modelem ciała doskonale czarnego jest dziura. I wcale nie chodzi o czarną dziurę, ale o najzwyklejszą, niewielką dziurę w boku pudełka wysmarowanego od środka sadzą. Spójrzmy na ilustrację:

Ściany takiego pudełka z pewnością będą odbijać światło, ale jeśli wpadnie ono do jego wnętrza przez szczelinę, to z dużą dozą pewności zostanie pochłonięte wewnątrz. Oznacza to, że całe promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez taką szczelinę musi być wprost związane z samą temperaturą. Jakie były wyniki eksperymentu? Spójrzmy:

fot. domena publiczna.

Widmo promieniowania termicznego zawiera w sobie wszystkie długości fali, a więc każde ciało, które je emituje, świeci w każdym z jego zakresów. Nie można zatem powiedzieć, że są jakiekolwiek „obiekty nieświecące własnym światłem”. Wszystko świeci – po prostu w zależności od temperatury maksimum intensywności przypada na różne długości fali. Dla ciał o temperaturze zbliżonej do naszego ciała (oraz grubo powyżej i poniżej) większość promieniowania jest wyświecana w zakresie podczerwieni, stąd tak łatwo wykrywać różne obiekty przy pomocy termowizji. I tu można by zakończyć, ale skoro mamy taki wykres, to powiedzmy sobie jeszcze krótko o tym, co zauważyli na tym wykresie inni naukowcy.

Przyglądając mu się, panowie Józef Stefan i Ludwig Boltzmann zauważyli pewną zależność: jeśli zliczyć całkowitą moc promieniowania emitowanego przez ciało doskonale czarne w danej temperaturze, to okazuje się, że jest ona proporcjonalna do jego temperatury podniesionej do czwartej potęgi. Wyjaśnia to, czemu wykres tak bardzo wygina się ku górze, nawet gdy nieznacznie podnieść temperaturę. Korzystając z tego prawa, można również obliczyć moc emisji danego ciała, jeśli znanym jego temperaturę. Po co? Jeśli zastosować prawo Stefana-Boltzmanna do Słońca, to możemy obliczyć parametry budowy paneli słonecznych, aby uzyskać jak najwięcej elektryczności. Tylko jak poznać temperaturę Słońca? Bezpośrednie pomiary nie wchodzą raczej w grę – chyba żeby polecieć nocą, jak sugerował stary radziecki dowcip. Jednak żarty na bok: jak to zrobić?

Pomógł inny naukowiec, Wilhelm Wien, który również intensywnie przyglądał się temu wykresowi. On również zauważył pewną zależność: moc promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez ciało doskonale czarne ma najwyższą wartość dla długości fali odwrotnie proporcjonalnej do jego temperatury. I można to łatwo zauważyć na przykładzie żelaza rozgrzewanego do czerwoności: wraz ze wzrostem temperatury maksimum wykresu przesuwa się w lewo od podczerwieni w stronę coraz krótszej długości fal, dlatego też najpierw dostrzegamy szarą poświatę, a następnie kolejne odcienie czerwieni do coraz jaśniejszych – i tak dalej aż w stronę fioletu i tych zakresów, których nie widzimy. Korzystając z prawa Wiena, jesteśmy w stanie określić temperaturę obiektu na podstawie emitowanego przezeń światła.

Temperatura powierzchni Słońca wynosi ok. 5772 K, a więc według wykresu maksimum powinno przypadać na barwę żółtobiałą. A co mówią obserwacje? Myślę, że zależność pomiędzy temperaturą gwiazd a ich barwą również stała się już dla was jasna jak Słońce. Co ciekawe, prawo sformułowane przez Wiena okazuje się zdumiewająco poprawne, gdy zastosować je do promieniowania reliktowego. Jest to pozostałość po pierwszych etapach formowania się Wszechświata – promieniowanie elektromagnetyczne, które prawie jednorodnie go wypełnia, co oznacza, że jest praktycznie wszędzie, gdzie nie spojrzeć. Tylko dlaczego tego światła nie widać? Odkąd zostało wyemitowane, Wszechświat zdążył się bardzo rozszerzyć, a wspomniane promieniowanie reliktowe ma obecnie rozkład termiczny odpowiadający ciału doskonale czarnemu o temperaturze 2,7 K. Spójrzcie na wykres i powiedzcie, na jaki zakres powinno przypadać maksimum emisji takiego ciała? Tak jest! Właśnie dlatego zostało nazwane mikrofalowym promieniowaniem tła.

Tylko – jak zawsze – musi być jakieś „ale”. Powyższe prawa faktycznie zgadzają się z obserwacjami, ale w żaden sposób nie tłumaczą, dlaczego wykres ma taki kształt i dlaczego ten kształt jest podobny niezależnie od temperatury. Był jeszcze jeden zgrzyt: wykres powstały na podstawie obserwacji tylko częściowo zgadzał się ze znanymi ówcześnie prawami fizyki. Czy powyższe pytania znalazły odpowiedź? Tak, ale przy okazji odkryto mechanikę kwantową, o czym już kolejnym razem.

(c) by Lucas Bergowsky
Jeśli chcesz wykorzystać ten tekst lub jego fragmenty, skontaktuj się z autorem
.

O smoku i termicie

Kilka dni temu świat obiegło wideo, na którym dron Sił Zbrojnych Ukrainy latał nad rosyjskimi pozycjami „ziejąc ogniem”.

https://x.com/technicznybdg/status/1834265408758522088

Nic dziwnego, że szybko został nazwany „Dracarys”. Fanom uniwersum „Gry o Tron” nie muszę nic tłumaczyć, ale z naszego portalu korzystają nie tylko oni, więc już wyjaśniam kontekst. Słowo to pochodzi z języka Valyrian, czyli jednej z nacji, która kiedyś zamieszkiwała świat wykreowany przez G. G. Martina, i oznacza „smoczy ogień”. Jest to również komenda, którą jedna z postaci nakazywała swoim smokom zaatakowanie wroga ogniem. W tym uniwersum smoczy ogień był jedną z najpotężniejszych broni, nic więc dziwnego, że wrogowie słyszący to słowo drżeli ze strachu.

Wojny i bitwy w naszym uniwersum są równie paskudne jak w tamtym, więc wspaniale by było, gdyby pozostały wyłącznie na kartach książek. Jednakże gdy wróg atakuje, każdy ma prawo się bronić tym, czym dysponuje i co pozwoli mu skutecznie atak odeprzeć. Nie dziwię się zatem, że żołnierze skorzystali z tego, co mieli pod ręką, i zrzucili na głowy napastników straszliwy ogień, choć właściwie nie można tu mówić o ogniu. Dron zrzuca substancję bardzo prostą w produkcji i niesamowicie skuteczną, a znaną od bez mała stu lat.

Mowa tu o wynalazku Hansa Wilhelma Goldschmidta, znanym powszechnie jako termit. Sam Hans nie miał absolutnie żadnych agresywnych skłonności; był chemikiem i studentem Roberta Bunsena (którego możecie kojarzyć jako wynalazcę palnika Bunsena). Po studiach przejął należącą do jego ojca firmę Chemische Fabrik Th. Goldschmidt. Jednym z produktów, które wspomniana firma wypuściła na rynek, jest ten niepozorny proszek:

fot. CC BY-SA 2.5

Proch czarny to z pewnością nie jest, o czym świadczy głównie to, że kolor przywodzi na myśl powierzchnię Marsa, której barwa wynika z obecności tlenków żelaza w tamtejszej glebie. Czy zatem jest to proch z dodatkiem tlenku żelaza (III), będącego jednym ze składników rdzy, znienawidzonej przez posiadaczy niektórych marek aut?

Nie, to coś o wiele prostszego. Jak najbardziej jest tam obecny wspomniany tlenek; dodatkowo termit zawiera w swoim składzie sproszkowany glin i nic więcej. Prawda, że proste? Dwa składniki. Co jednak powoduje, że ten niepozorny proszek staje się tak groźną bronią? Skoro to tylko dwa składniki, to zapis równania jest dość prosty.

Zapis tej reakcji jest uproszczony, bo pomija jeszcze jedną rzecz będącą jej produktem: energię. Reakcje, w których redukujemy tlenki metali za pomocą sproszkowanego glinu, są egzotermiczne, czyli wydzielają do otoczenia energię w postaci ciepła. Ile tego ciepła? Skoro powoduje ono deszcz płynnego żelaza spadający na głowy najeźdźców, to bez wątpienia wystarczająco dużo, aby podgrzać żelazo przynajmniej do temperatury topnienia, a nawet znacznie wyższej: ten rodzaj reakcji termitowej daje temperatury rzędu trzech tysięcy stopni Celsjusza!

Prawda, że banalne w swojej prostocie? Mamy substancję, którą wyprodukuje nawet ktoś nie mający pojęcia o chemii, bo wystarczy zachować odpowiednie proporcje wagowe pomiędzy składnikami termitu, a do tego wystarczy kuchenna waga. Substancja ta daje produkt będący roztopionym żelazem o temperaturze ponad trzech tysięcy stopni, który sam spada pod wpływem grawitacji na pozycje przeciwnika. Myślę, że nie trzeba wielkiej wyobraźni, aby wiedzieć, że w warunkach polowych zatrzymanie takiej reakcji jest niemożliwe – tak samo jak sensowna ochrona przed jej produktami. Owszem, istnieją sposoby, aby chronić się przed czymś tak rozpalonym. Przecież huty istnieją, a pracują tam ludzie, a nie roboty. Tylko kto na polu bitwy nosi z sobą płaszcze hutnicze, ewentualnie pokrywy ceramiczne? Sprzęt wojskowy również może być skutecznie unieszkodliwiany za pomocą termitu z dokładnie tych samych przyczyn. Pancerze są projektowane tak, aby chronić pojazd przed falą mechaniczną i odłamkami, ale nie przed stałym działaniem temperatury topiącej to, z czego pojazd został wykonany.

Czy termit ma jednak wyłącznie zastosowania militarne? Czy może być wykorzystywany tylko jako forma „napalmu” lub wypełniacza amunicji zapalającej? Nie, absolutnie nie. Pierwotnie reakcję termitową wykorzystywano do pozyskiwania czystego metalu z rud bez użycia węgla. Istotne jest to, że reakcja termitowa może zajść również wtedy, gdy zastąpimy tlenek żelaza (III) innymi tlenkami metali. Właśnie w ten sposób pozyskano uran niezbędny do produkcji bomby atomowej w projekcie „Manhattan”. Reakcją termitową można posłużyć się również, gdy chcemy połączyć trwale dwa elementy wykonane z danego metalu – bardzo łatwo można w ten sposób spawać szyny kolejowe i nie tylko.

Jak wspomniałem wyżej, termit może być sporządzony nie tylko przy użyciu tlenku żelaza, a ponieważ produktem tej reakcji jest zawsze metal w czystej postaci, to proces ten znalazł zastosowanie również w przemyśle. Jest on tam znany jako aluminotermia i służy do pozyskiwania np. wanadu, manganu czy chromu. Z punktu widzenia chemii jest to po prostu reakcja redukcji tlenku metalu za pomocą sproszkowanego glinu. Podobne właściwości posiada również magnez, który może zastąpić glin jako reduktor w tej reakcji. Oznacza to, że istnieją setki możliwych kombinacji mieszanin, w których może zajść reakcja termitowa. Tak więc, gdy mowa o termicie, najczęściej będzie to oznaczać substancję składającą się z 75% Fe2O3 + 25% Al, znaną powszechnie jako „termit Goldschmidta” lub po prostu termit. Gdy mowa jednak o „reakcji termitowej”, oznacza to każdą reakcję, w której następuje redukcja tlenku metalu za pomocą (najczęściej) glinu w postaci proszku lub pyłu i której produktem jest czysty metal oraz duże ilości ciepła.

Zwracam uwagę na jedną rzecz która być może trochę umyka – reakcja termitowa nie jest zwykłą reakcją spalania zależnego od dostępu do tlenu zawartego w powietrzu. Proces za pomocą którego uzyskujemy metale z rud wytapiające je węglem w hutach polega również na ich redukcji ale nie węglem a tlenkiem węgla powstałym wyniku jego spalania (ściśle półspalania). W przypadku reakcji termitowej nie ma konieczności spalania czegokolwiek – a jakie to ma znaczenie? Dość istotne, o czym w kolejny akapicie.

Sam, gdy byłem o wiele młodszy i zdawało mi się, że już wszystko wiem, postanowiłem przeprowadzić eksperyment z termitem w najpopularniejszej wersji. Podobny eksperyment możecie zobaczyć na poniższym filmie:

W moim przypadku było odrobinę inaczej, przygotowałem go o wiele za dużo, ale na szczęście starczyło mi rozsądku, by nie odpalać go w domu, tylko za miastem; dodatkowo na moją korzyść zadziałało to, że mieszankę umieściłem w glinianej doniczce, podobnej jak na nagraniu z tym że o grubszych ściankach, którą wkopałem w ziemię. Odpaliłem to z dość dużej odległości za pomocą lontu i wtedy zrozumiałem, jak bardzo byłem głupi. Taka reakcja przebiega naprawdę gwałtownie i niby jak ją zatrzymać, moi mili? Gaszenie tego wodą to pomysł najgłupszy z możliwych: przypominam, że reakcja termitowa to temperatura trzech tysięcy stopni Celsjusza. Woda w takich warunkach rozkłada się wybuchowo, co tylko spowoduje, że narazimy większy obszar na zniszczenia; użycie lodu jest równie głupim pomysłem. Taki termit musi się po prostu „wypalić”; nakrycie go czymś, aby odciąć dopływ tlenu, nie ma sensu z uwagi na zachodzącą tam reakcję – glin redukuje tlenek żelaza i staje się tlenkiem glinu. Wszystko co jest potrzebne aby zaszła reakcja termitowa jest zawarte w składzie termitu. Dlaczego o tym mówię? Aby was ostrzec, gdyż czytając i oglądając różne materiały do tego tekstu, zauważyłem właśnie tego rodzaju pomysły jak umieszczenie termitu na bloku lodu, dodawanie różnych składników mogących wpłynąć na przebieg reakcji i jej temperaturę etc. Składniki do produkcji różnych termitów można nabyć na popularnych portalach aukcyjnych w postaci gotowej do użycia w bardzo przystępnych cenach.

Stąd moja prośba: gdyby ktoś chciał zobaczyć na własne oczy, jak to działa to proszę – nie róbcie tego w domu, korzystajcie wyłącznie ze sprawdzonych receptur i nie przekraczajcie ilości mieszczących się na łyżeczce do herbaty. Możecie też spróbować równie efektownych, a o wiele bezpieczniejszych eksperymentów, jak na przykład „zegar jodowy”, o którym być może kolejnym razem.

(c) by Lucas Bergowsky
Jeśli chcesz wykorzystać ten tekst lub jego fragmenty, skontaktuj się z autorem
.

Jak stać się niewidzialnym?

Marzenie o tym, aby ukryć się przed wzrokiem innych przedstawicieli naszego gatunku lub pozostałych istot zamieszkujących tę planetę, towarzyszyło nam od zarania ludzkości. Wystarczy zapoznać się z odkryciami archeologów i pracami historyków, aby natknąć się na ślady magicznych rytuałów czy też bardziej racjonalnych praktyk takich jak np. używanie farb czy błota lub rzeczy o intensywnym zapachu.

fot. CC- BY 3.0

Myślę, że nasz gatunek nauczył się sztuki maskowania lub kamuflażu obserwując inne. Pomyślcie o tym, co robią różne zwierzęta, aby nie zostać zauważonymi np. przez drapieżniki lub skuteczniej polować. Prawda, że ciężko dostrzec żabę pośród trawy lub leniwca zwisającego pośród liści? Dzieje się tak dlatego, że ich barwa zlewa się z otoczeniem. Ciężko zauważyć różnicę, jeśli jest ona niewielka. Niektóre gatunki stosują bardziej aktywne techniki „zlewania się z otoczeniem”, np. kałamarnice uwalniające „atrament” czy ryby, które „mącą” dno, aby umknąć. Są też takie gatunki, które wprost upodobniły się do elementów środowiska, w jakim żyją; kojarzycie zapewne patyczaki?

fot. domena publiczna

Nasz gatunek robi rzeczy podobne na szeroką skalę mniej więcej od momentu pojawienia się celnych karabinów. Wcześniejsze kolorowe mundury zastąpiły te w barwach szarości i zieleni. Jednakże należy pamiętać, że kamuflaż nie czyni niewidzialnym, a jedynie utrudnia dostrzeżenie danego obiektu. Dokładnie tak samo jest w przypadku tzw. samolotów niewidzialnych dla radaru. Nie są one niewidzialne, a jedynie trudno lub późno wykrywalne. Dokładną zasadę działania radaru z chęcią wyjaśnię szerzej w kolejnych tekstach. Teraz skupmy się na tym, że jeśli jakikolwiek obiekt posiada ładunek elektryczny i porusza się w czasie i przestrzeni, to na mocy praw Maxwella wytwarza pole elektromagnetyczne, które oddziałuje z innymi. Jeśli cokolwiek oddziałuje za pośrednictwem tego pola, to może zostać również w ten sposób wykryte.

Techniki zmierzające do obniżenia naszej wykrywalności radarem lub np. za pomocą gogli termowizyjnych czy sonaru nazywa się zwyczajowo „stealth”, co oznacza „skradanie się”. Efekty te można uzyskać na różne sposoby. W przypadku samolotów stosuje się substancje pochłaniające promieniowanie elektromagnetyczne o określonych zakresach lub powierzchnie odbijające je w kierunkach innych niż ten, z którego zostało wysłane. Ukrywać się przed radarem można również, lecąc na odpowiednich wysokościach względem powierzchni ziemi, aby nasze odbicie skutecznie zlało się z odbiciem z otoczenia. Dokładnie ten sam efekt (tyle że w zakresie światła widzialnego) uzyskujemy, zakładając strój w barwie zlewającej nas z otoczeniem i stojąc odpowiednio daleko. Aby uchronić się przed wykryciem za pośrednictwem promieniowania z zakresu podczerwieni, możemy zastosować technikę znaną nam z filmu „Predator” (z pewnymi zastrzeżeniami – to jednak był film) lub odpowiednio manipulować temperaturą otoczenia, aby jak najbardziej zbliżyć ją do temperatury naszego ciała. Z tym, że znów rozmawiamy o technikach pozwalających nam jedynie obniżyć możliwość naszego wykrycia i to przy założeniu, że jesteśmy samolotem, okrętem lub mamy do dyspozycji pomieszczenie z możliwością regulacji temperatury; w dalszym ciągu jest to mowa o zmniejszeniu szansy na nasze wykrycie w tym zakresie fal elektromagnetycznych, z którego nie korzystamy na co dzień „nieuzbrojonym okiem”. Jak jednak stać się „niewidzialnym”, tj. uniemożliwić innym dostrzeżenie nas w zakresie światła widzialnego w sensie, który można określić swojsko jako „peleryna-niewidka”? Czy to właściwie możliwe, biorąc pod uwagę prawa fizyki? Absolutna niewidzialność jest niemożliwa, gdyż oznacza ona po prostu brak obecności we Wszechświecie. Zwróćcie uwagę, że potrafimy wykrywać nawet obiekty które „pochłaniają wszystko”, czyli czarne dziury. Jeśli w szumie nagle pojawia się cisza, to ona aż krzyczy.

fot. CC BY-SA 3.0

Fale elektromagnetyczne w swoich zakresach różnią się jedynie energią, więc jeśli można się uczynić trudno wykrywalnym w zakresie fal radiowych, mikrofalowych, promieniowania podczerwonego, to z pewnością da się w jakiś sposób osiągnąć podobne efekty w zakresie światła widzialnego. I tu znów wracamy do tzw. „mundurów moro”, ale czy da się osiągnąć coś bardziej spektakularnego? Coś w skali znanej nam np. z jednej z licznych ekranizacji powieści „Niewidzialny człowiek” H. G. Wellsa? Jeśli się temu przyjrzeć, to wygląda to tak, jakby fale światła widzialnego „opływały” obiekt bez odbijania bądź załamywania się na jego powierzchni (granicy fazy dla purystów). Czy taki efekt to jedynie wymysł autorów sci-fi?

fot. domena publiczna

Fale to fale, niezależnie o jakim rodzaju mowa, i wszystkie podlegają tym samym zjawiskom. Skoro da się przy pomocy odpowiednich materiałów kierować strumieniem fal dźwiękowych, to da się to zrobić również z falami elektromagnetycznymi. Pytanie tylko, czy istnieją materiały, które pozwolą nam kierować falą światła w zadanym kierunku – materiały, z których da się uszyć pelerynę, a nie żadne tam anteny czy wielkie struktury.

Światło widzialne – to fale elektromagnetyczne o określonej energii, a więc również długości; potrzeba nam wobec tego materiału zawierającego struktury odpowiedniej długości, aby skutecznie wpływać na wszystkie zakresy światła widzialnego, które mieszczą się w zakresie mniej więcej od 400 do 700 nanometrów. Odpowiednie ułożenie takich struktur w materiale sprawia, że fala opływa go i wraca na dotychczasowy tor. Problemem pozostaje wyprodukowanie takiego materiału, który zawierałbym struktury dla każdego z zakresów częstotliwości. W 2009 zaprezentowano materiał obejmujący swoimi możliwościami całkiem spory zakres, aczkolwiek dalej widziano każdy ruch.

Cóż, takie są prawa rządzące naszym Wszechświatem: jeśli w nim jesteś, to Twoją obecność da się w jakiś sposób zauważyć w ten czy inny sposób. Może ma to jakiś związek z wymiarem czasoprzestrzeni, o którym zapominamy, mierząc go zegarkami? O tym kolejnym razem.

(c) by Lucas Bergowsky
Jeśli chcesz wykorzystać ten tekst lub jego fragmenty, skontaktuj się z autorem
.