Sciencemag.cz
Doporučujeme
Silová pole používaná ve sci-fi nejsou v souladu se známými fyzikálními zákony, přesto jsou tu však kličky, které by vytvoření takových silových polí mohly umožnit. Předně může existovat pátá síla, kterou zatím v laboratořích nevidíme. Taková síla by například mohla místo astronomických vzdáleností působit jen na několik centimetrů nebo decimetrů. (Prvotní pokusy změřit přítomnost takové páté síly ovšem prozatím nepřinesly žádný úspěch.)
K napodobení některých vlastností silového pole bychom možná mohli použít také plazmatu. Plazma je „čtvrté skupenství hmoty“. Na Zemi se nejčastěji setkáváme s pevnými látkami, kapalinami a plyny, nejobvyklejší formou hmoty ve vesmíru je však plazma, plyn ionizovaných atomů. V atomech plazmatu jsou elektrony odtrženy od jader. Díky tomu získávají elektrický náboj a snadno se s nimi manipuluje pomocí elektrických a magnetických polí.
Plazma je nejhojnější formou viditelné hmoty ve vesmíru, skládá se z něj Slunce, hvězdy i mezihvězdný plyn. Pro nás není plazma obvyklé, protože na Zemi se s ním setkáváme jen zřídka, ale vidíme jej ve formě blesku, Slunce a uvnitř našeho plazmového televizoru.
Plazmová okénka
Zahřejeme-li plyn na dostatečně vysokou teplotu, vytvoří se plazma, se kterým můžeme manipulovat a formovat je pomocí magnetického a elektrického pole. Můžeme z něj například vytvořit desku nebo okno. Takového „plazmového okénka“ lze mimo jiné použít k oddělení vakua od běžného vzduchu. Díky němu by v zásadě bylo možno bránit vzduchu zevnitř vesmírné lodi, aby unikal do vnějšího prostoru, a tím vytvořit příhodné průhled né rozhraní mezi vzduchoprázdným prostorem a vesmírnou lodí. V televizním seriálu Star Trek se takového silového pole užívá k oddělení přístaviště pro malé převozní čluny od vzduchoprázdna mezihvězdného prostoru. Nejen že to je chytrý způsob, jak ušetřit náklady na rekvizity, jedná se navíc o zařízení, které je technicky možné.
Plazmové okénko vynalezl roku 1995 v Brookhavenské národní laboratoři na Long Islandu v New Yorku fyzik Ady Herschcovitch. Vyvinul je, aby vyřešil problém sváření kovů pomocí elektronového paprsku. Svářečova acetylénová pistole používá proudu horkého vzduchu, který nataví a následně svaří kovové části. Paprskem elektronů však lze svářet kovy rychleji, čistěji a laciněji než obvyklými metodami. Problémem však je, že svařování elektronovým paprskem musí probíhat ve vakuu. To je velice obtížně splnitelný požadavek, neboť bychom potřebovali vytvořit vakuovou komoru velkou případně jako celá místnost.
Pro řešení tohoto problému vynalezl Dr. Herschcovitch plazmové okénko. To má rozměry asi 90 x 28 cm a zahřívá plyn na teplotu 7500 °C, čímž vytváří plazma uvězněné elektrickými a magnetickými poli. Částice plazmatu vytvářejí tlak, který brání vzduchu, aby proudil do vakuové komory, a tím jej oddělují od vzduchoprázdna. (Použije-li se v plazmovém okénku plynu argonu, září modře, stejně jako silové pole ve Star Treku.)
Plazmové okénko nalézá široké uplatnění v meziplanetárních letech i v průmyslu. Ve výrobě je často zapotřebí vakua při jemných procesech nebo při leptání pro průmyslové účely, avšak práce ve vzduchoprázdnu může být drahá. Pomocí plazmového okénka se však vakuum snadno a lacino udrží pouhým stisknutím knoflíku.
Je ovšem možné využít plazmového okénka jako neproniknutelného štítu? Odolá střele z děla? Je možné, že plazmová okénka budoucnosti budou mít mnohem vyšší energii a teplotu, které postačí k tomu, aby se dopadající střela zničila či vypařila. K vytvoření realističtějšího silového pole, takového, s jakým se setkáváme ve sci-fi, by však bylo patrně zapotřebí kombinace několika technik umístěných ve vrstvách. Jednotlivá vrstva by sama o sobě nemusela být schopna zastavit dělovou kouli, ale jejich kombinace by mohla postačit.
Vnější vrstvu by mohlo tvořit plazmové okénko, zahřáté na teploty, při níž se vypařují kovy. Druhou vrstvou by mohla být clona z vysoko energetických laserových paprsků. Taková clona z tisíce křižujících se laserových paprsků by vytvořila mřížku, která by zahřála každý procházející předmět tak, že by se zcela vypařil. Lasery se budeme podrobně zabývat v další kapitole.
Za touto laserovou clonou si lze představit mřížku vytvořenou z „uhlíkových nanotrubiček“, nepatrných trubiček skládajících se z jednotlivých atomů uhlíku, jejichž tloušťka činí jeden atom a které jsou mnohokrát pevnější než ocel. I když současný světový rekord pro délku uhlíkové nanotrubičky je jen okolo 15 mm, není vyloučeno, že jednoho dne je budeme schopni vytvářet v libovolné délce. Za předpokladu, že lze z uhlíkových nanotrubiček utkat mřížku, bychom z nich mohli vytvořit štít nesmírné síly, schopný odklonit většinu předmětů. Tento štít by byl neviditelný, protože každá uhlíková nanotrubička má atomové rozměry, celá mřížka by však byla silnější než jakýkoli obvyklý materiál.
Lze si tedy představit, že by součinností plazmového okénka, laserové clony a mřížky z uhlíkových nanotrubiček vznikla neviditelná stěna, kterou by téměř nebylo možno proniknout. Avšak ani takový vícevrstvý štít by zcela nesplňoval všechny vlastnosti silového pole známého ze sci-fi: protože by byl průhledný, nedokázal by zastavit laserový paprsek. V bitvě s laserovými děly by byl zcela neužitečný K zastavení laserového paprsku by štít musel mít také zdokonalenou vlastnost „fotochromatiky“. Tohoto jevu se používá ve slunečních brýlích, které samy ztmavnou, jsou-li vystaveny ultrafialovému záření. Fotochromatika je založena na molekulách, které mohou nabývat nejméně dvou různých stavů. V jednom ze stavů je molekula průhledná. Je-li však vystavena ultrafialovému záření, okamžitě nabude své druhé, neprůhledné formy.
Jednoho dne bychom mohli být schopni použít nanotechnologií k vytvoření látky pevné jako uhlíkové nanotrubičky a zároveň schopné změnit své optické vlastnosti při vystavení laserovému světlu. Takový štít by mohl chránit jak před laserovým útokem, tak před paprskem částic nebo palbou z děla. V současnosti však fotochromatická molekula schopná zastavit laserový paprsek neexistuje.
Tento text je úryvkem z knihy
Michio Kaku: Fyzika nemožného
Argo a Dokořán
nové vydání 2022
O knize na stránkách vydavatele
