"Skjold op!" - dette er den første orden, der i den uendelige serie "Star Trek" giver en hård stemme Captain Kirk til hans besætning; lydig mod ordren tænder besætningen på kraftfelterne, der er designet til at beskytte rumfartøjet "Enterprise" mod fjendens ild.
I Star Trek-historien er styrkefelter så vigtige, at deres tilstand godt kan bestemme resultatet af en kamp. Så snart kraftfeltets energi er udtømt, og Enterprise's skrog begynder at modtage slag, desto mere desto mere knusning; til sidst bliver nederlag uundgåeligt.
Så hvad er et beskyttende kraftfelt? I science fiction er det en vildledende simpel ting: en tynd, usynlig, men alligevel uigennemtrængelig barriere, der er i stand til at reflektere laserstråler og missiler med samme lethed. Ved første øjekast virker styrkefeltet så enkelt, at skabelsen - og snart - af slagskærme, der er baseret på det, synes uundgåelig. Så du forventer, at ikke i dag eller i morgen en initiativrig opfinder vil meddele, at han har formået at få et beskyttelsesstyrkefelt. Men sandheden er meget mere kompliceret.
Ligesom Edisons pære, som radikalt ændrede den moderne civilisation, kan kraftfeltet dybt påvirke alle aspekter af vores liv uden undtagelse. Militæret ville bruge styrkefeltet til at blive ufravigelig og skabe et uigennemtrængeligt skjold fra fjendens missiler og kugler på grundlag heraf. I teorien kunne man oprette broer, smukke motorveje og veje med et tryk på en knap. Hele byer springer op i ørkenen som ved magi; alt i dem, ned til skyskrabere, ville udelukkende blive bygget af kraftfelter. Tvinge feltkuppler over byer ville gøre det muligt for deres indbyggere vilkårligt at kontrollere vejrbegivenheder - stormvind, snestorme, tornadoer. Under den sikre baldakin af styrkefeltet kunne byer bygges selv i bunden af verdenshavene. Glas, stål og beton kunne være helt opgivet,udskiftning af alle byggematerialer med kraftfelter.
Men mærkeligt nok viser det sig, at kraftfeltet viser sig at være et af de fænomener, der er ekstremt vanskelige at gengive på laboratoriet. Nogle fysikere mener endda, at det overhovedet ikke vil være muligt uden at ændre dets egenskaber.
Michael Faraday
Begrebet det fysiske felt stammer fra værkerne fra den store britiske videnskabsmand i det 19. århundrede. Michael Faraday.
Salgsfremmende video:
Faradays forældre tilhørte arbejderklassen (hans far var en smed). Han selv i begyndelsen af 1800-tallet. var lærling for bogbinderen og udlignede en temmelig elendig eksistens. Men unge Faraday blev fascineret af det nylige gigantiske gennembrud inden for videnskab - opdagelsen af de nye mystiske mystiske egenskaber, elektricitet og magnetisme. Han fortærede ivrigt alle de oplysninger, han havde til rådighed om disse spørgsmål, og deltog i foredrag af professor Humphrey Davy fra Royal Institute i London.
Professor Davy skadede engang alvorligt øjnene under et mislykket kemisk eksperiment; havde brug for en sekretær, og han tog Faraday til denne position. Efterhånden vandt den unge mand tillid fra videnskabsmænd ved Royal Institution og var i stand til at udføre sine egne vigtige eksperimenter, skønt han ofte måtte udholde en afvisende holdning. I årenes løb blev professor Davy stadig mere jaloux på succeserne for sin talentfulde unge assistent, der oprindeligt blev betragtet som en stigende stjerne i eksperimentelle kredse, og med tiden formørkede Davy's herlighed. Det var først efter Davys død i 1829, at Faraday fik videnskabelig frihed og gjorde en hel række skræmmende opdagelser. Deres resultat var oprettelsen af elektriske generatorer, der leverede energi til hele byer og ændrede forløbet for verdenscivilisationen.
Nøglen til Faradays største opdagelser var magt eller fysiske felter. Hvis du placerer jernfilinger over en magnet og ryster den, viser det sig, at filingerne passer ind i et mønster, der ligner en spindelvev og optager alt rummet omkring magneten. "Trådene på nettet" er Faraday kraftlinjer. De viser tydeligt, hvordan elektriske og magnetiske felter er fordelt i rummet. For eksempel, hvis du grafisk viser Jordens magnetfelt, vil du opdage, at linjerne stammer fra et eller andet sted i Nordpolområdet og derefter vender tilbage og igen går ind i jorden i Sydpolområdet. På samme måde, hvis du skildrer kraftlinjerne for det elektriske lynfelt under tordenvejr, viser det sig, at de konvergerer ved spidsen af lynet.
Tom plads til Faraday var slet ikke tom; det var fyldt med kraftlinjer, der kunne få fjerne objekter til at bevæge sig.
(Faradays fattige ungdom forhindrede ham i at modtage en formel uddannelse, og han havde praktisk taget intet kendskab til matematik; som et resultat var hans notesbog ikke fyldt med ligninger og formler, men håndtegnede diagrammer af feltlinjer. Ironisk nok var det hans mangel på matematisk uddannelse, der fik ham til at udvikle storslåede diagrammer kraftlinjer, som i dag kan ses i enhver fysik-lærebog. Det fysiske billede i videnskab er ofte vigtigere end det matematiske apparat, der bruges til at beskrive det.)
Historikere har fremført mange antagelser om, hvad der nøjagtigt førte Faraday til opdagelsen af fysiske felter - et af de vigtigste begreber i verdens verdensvidenskabens historie. Faktisk er al moderne fysik uden undtagelse skrevet på sprog i Faraday-felterne. I 1831 opdagede Faraday en vigtig opdagelse inden for fysiske felter, der for evigt ændrede vores civilisation. En dag, mens han bar en magnet - et barns legetøj - over trådrammen, bemærkede han, at der blev genereret en elektrisk strøm i rammen, skønt magneten ikke rørte ved den. Dette betød, at det usynlige felt af en magnet kunne få elektroner til at bevæge sig i afstand og skabe en strøm.
Faradays kraftfelter, der indtil dette øjeblik blev betragtet som unyttige billeder, frugten af en tomgangsfantasi, viste sig at være en reel materiel kraft, der var i stand til at bevæge genstande og generere energi. I dag kan vi med sikkerhed sige, at lyskilden, du bruger til at læse denne side, tændes af Faradays opdagelser inden for elektromagnetisme. Den roterende magnet skaber et felt, der skubber elektronerne i lederen og får dem til at bevæge sig, hvilket skaber en elektrisk strøm, der derefter kan bruges til at tænde pæren. Generatorer af elektricitet er baseret på dette princip og leverer energi til byer over hele verden. For eksempel får en strøm af vand, der falder fra en dæmning, en gigantisk magnet i en turbin til at rotere; magneten skubber elektroner i ledningen og danner en elektrisk strøm; nuværende, til gengældstrømmer gennem højspændingsledninger til vores hjem.
Med andre ord er Michael Faradays kraftfelter de kræfter, der driver den moderne civilisation, alle dens manifestationer - fra elektriske lokomotiver til de nyeste computersystemer, Internettet og lommecomputere.
I halvandet århundrede har Faradays fysiske felter inspireret til yderligere forskning fra fysikere. Einstein, for eksempel, var så stærk påvirket, at han formulerede sin teori om tyngdekraften på det fysiske felts sprog. Faradays værker gjorde også et stærkt indtryk på mig. For flere år siden formulerede jeg med succes strengteori med hensyn til Faradays fysiske felter og lagde derfor grundlaget for strengfeltteori. I fysik er det at give en person et alvorligt kompliment at sige om nogen, som han tænker med magtlinjer.
Fire grundlæggende interaktioner
En af de største resultater inden for fysik i de sidste to årtusinder har været identificeringen og definitionen af de fire typer interaktioner, der styrer universet. Alle af dem kan beskrives på sproget på de felter, vi skylder Faraday. Desværre har ingen af de fire arter de fulde egenskaber ved de kraftfelter, der er beskrevet i de fleste science fiction bøger. Lad os liste over disse typer interaktion.
1. Tyngdekraft. Den tavse kraft, der holder vores fødder fra at forlade støtten. Det tillader ikke Jorden og stjernerne at smuldre, hjælper med at bevare solsystemets og Galaxy's integritet. Uden tyngdekraft ville planetens spinding sparke os fra Jorden og ud i rummet på 1.000 miles i timen. Problemet er, at tyngdekraftegenskaber er nøjagtigt det modsatte af egenskaberne ved fantastiske kraftfelter. Tyngdekraft er tiltrækningskraften, ikke frastødelse; det er ekstremt svagt - selvfølgelig relativt; det fungerer i enorme, astronomiske afstande. Med andre ord er det næsten det nøjagtige modsætning til den flade, tynde, uigennemtrængelige barriere, der findes i næsten enhver science fiction-roman eller -film. For eksempel tiltrækkes en fjer til gulvet af hele planeten - Jorden,men vi kan let overvinde jordens tyngdekraft og løfte fjeren med en finger. Virkningen af en af vores fingre kan overvinde tyngdekraften af en hel planet, der vejer mere end seks billioner kilogram.
2. Elektromagnetisme (EM). Kraften, der belyser vores byer. Lasere, radio, tv, moderne elektronik, computere, internettet, elektricitet, magnetisme er alle konsekvenser af manifestationen af elektromagnetisk interaktion. Det er måske den mest nyttige styrke, som menneskeheden har formået at udnytte gennem sin historie. I modsætning til tyngdekraften kan det arbejde både til tiltrækning og frastødelse. Det er imidlertid af flere grunde ikke egnet til rollen som et styrkefelt. For det første kan det let neutraliseres. F.eks. Kan plast eller ethvert andet ikke-ledende materiale let trænge ind i et stærkt elektrisk eller magnetisk felt. Et stykke plast, der smides i et magnetfelt, vil frit flyve lige igennem det. For det andet fungerer elektromagnetisme i store afstande, det er ikke let at koncentrere den i et plan. Lovene om EM-interaktion er beskrevet af ligningerne af James Clerk Maxwell, og det ser ud til, at kraftfelter ikke er en løsning på disse ligninger.
3 og 4. Stærke og svage nukleare interaktioner. Svag interaktion er kraften ved radioaktivt henfald, den der opvarmer jordens radioaktive kerne. Denne magt er bag vulkanudbrud, jordskælv og drift af kontinentale plader. Stærk interaktion tillader ikke atomernes kerner at smuldre; det leverer energi til solen og stjernerne og er ansvarlig for belysning af universet. Problemet er, at nuklear interaktion kun fungerer i meget små afstande, mest inden for atomkernen. Det er så stærkt forbundet med egenskaberne ved selve kernen, at det er ekstremt vanskeligt at kontrollere det. I øjeblikket kender vi kun to måder til at påvirke denne interaktion: vi kan bryde en subatomær partikel i stykker i en accelerator eller sprænge en atombombe.
Selvom science fiction-beskyttelsesfelter ikke overholder de kendte fysiske love, er der smuthuller, der sandsynligvis vil muliggøre kraftfeltoprettelse i fremtiden. For det første er der måske en femte type grundlæggende interaktion, som ingen endnu har været i stand til at se på laboratoriet. Det kan f.eks. Vise sig, at denne interaktion kun fungerer i afstand på nogle få centimeter til en fod - og ikke på astronomiske afstande. (Sandt nok, de første forsøg på at opdage den femte type interaktion gav negative resultater.)
For det andet kan vi muligvis få plasmaet til at efterligne nogle af egenskaberne i kraftfeltet. Plasma er den "fjerde tilstand af materien". De første tre, som vi kender, tilstande er faste, flydende og luftformige; Ikke desto mindre er den mest almindelige form for stof i universet plasma: en gas, der består af ioniserede atomer. Atomerne i plasmaet er ikke forbundet med hinanden og er blottet for elektroner og har derfor en elektrisk ladning. De kan let kontrolleres ved hjælp af elektriske og magnetiske felter.
Universets synlige stof eksisterer for det meste i form af forskellige slags plasma; der dannes sol, stjerner og interstellar gas. I almindeligt liv støder vi næsten aldrig på plasma, for på Jorden er dette fænomen sjældent; Ikke desto mindre kan plasmaet ses. Alt hvad du skal gøre er at se på lynet, solen eller en plasma-tv-skærm.
Plasmavinduer
Som bemærket ovenfor, hvis gassen opvarmes til en tilstrækkelig høj temperatur og således opnås plasma, vil det ved hjælp af magnetiske og elektriske felter være muligt at holde og forme det. For eksempel kan plasma være formet som et ark eller et vinduesglas. Desuden kan et sådant "plasmavindue" bruges som en skillevej mellem vakuum og almindelig luft. I princippet ville det på denne måde være muligt at holde luften inde i rumfartøjet og forhindre, at den slipper ud i rummet; plasma danner i dette tilfælde en praktisk gennemsigtig skal, grænsen mellem åbent rum og skibet.
I Star Trek bruges kraftfeltet til dels til at isolere rummet, hvor den lille rumfærgen er placeret, og hvorfra den starter fra det ydre rum. Og det er ikke kun et smart trick at spare penge på dekorationer; en sådan gennemsigtig usynlig film kan skabes.
Plasmavinduet blev opfundet i 1995 af fysiker Eddie Gershkovich ved Brookhaven National Laboratory (Long Island, New York). Denne enhed blev udviklet til at løse et andet problem - problemet med svejsning af metaller ved hjælp af en elektronstråle. Svejserens acetylenbrænder smelter metallet med en strøm af varm gas og slutter derefter metalstykkerne sammen. Det er kendt, at elektronstrålen er i stand til at svejse metaller hurtigere, renere og billigere end konventionelle svejsemetoder. Hovedproblemet med elektron svejsemetoden er, at den skal udføres i et vakuum. Dette krav er meget ubelejligt, da det betyder at bygge et vakuumkammer - måske størrelsen på et helt rum.
For at løse dette problem opfandt Dr. Gershkovich plasmavinduet. Denne enhed er kun 3 fod høj og 1 fod i diameter; den opvarmer gassen til en temperatur på 6500 ° C og skaber således et plasma, der straks falder i fælden for elektriske og magnetiske felter. Plasmapartikler udøver ligesom partikler af enhver gas tryk, der forhindrer luft i at haste ind og fylde vakuumkammeret. (Når det bruges i et plasmavindue, udsender argon en blålig lys, ligesom kraftfeltet i Star Trek.)
Plasmavinduet finder tydeligvis bred anvendelse i rumfartsindustrien og industrien. Selv i industrien kræver mikromaskinering og tør ætsning ofte et vakuum, men det kan være meget dyrt at bruge i en fremstillingsproces. Men nu, med opfindelsen af plasmavinduet, vil det være let og billigt at holde et vakuum ved at trykke på en knap.
Men kan et plasmavindue bruges som et uigennemtrængeligt skjold? Vil det beskytte mod et kanonskud? Man kan forestille sig fremtiden i plasmavinduer med meget højere energi og temperatur, der er tilstrækkelig til fordampning af genstande, der falder ned i det. Men for at skabe et mere realistisk kraftfelt med kendte egenskaber fra science fiction, kræves en flerlags kombination af flere teknologier. Hvert lag er muligvis ikke stærkt nok på egen hånd til at stoppe en kanonkugle, men sammen kan flere lag være tilstrækkelige.
Lad os prøve at forestille os strukturen i et sådant kraftfelt. Det ydre lag, såsom et superladet plasmavindue, opvarmes til en temperatur, der er tilstrækkelig til at fordampe metaller. Det andet lag kan være et gardin af laserstråler med høj energi. En sådan gardin med tusinder af krydsende laserstråler ville skabe et rumligt gitter, der ville varme genstande, der passerer gennem det, og effektivt fordampe dem. Vi vil tale mere om lasere i det næste kapitel.
Længere bag lasergardin kan du forestille dig et rumligt gitter af "carbon nanotubes" - små rør, der består af individuelle carbonatomer, med væggene et atom tykke. Rørene er således mange gange stærkere end stål. Verdens længste carbon nanorør er i øjeblikket kun ca. 15 mm lang, men vi kan allerede forudse den dag, hvor vi vil være i stand til at skabe carbon nanorør af vilkårlig længde. Lad os antage, at et rumligt netværk kan væves fra carbon nanorør; i dette tilfælde får vi en ekstremt holdbar skærm, der kan afspejle de fleste objekter. Denne skærm vil være usynlig, da hver individuelle nanorør kan sammenlignes i tykkelse med et atom, men det rumlige netværk af carbon nanorør overgår ethvert andet materiale i styrke.
Så vi har grund til at tro, at kombinationen af et plasmavindue, et lasergardin og en skærm af kulstofananorør kan tjene som grundlag for at skabe en næsten uigennemtrængelig usynlig væg.
Men selv et sådant flerlags skjold vil ikke kunne demonstrere alle de egenskaber, som science fiction tilskriver et kraftfelt. Så det vil være gennemsigtigt, hvilket betyder, at det ikke vil være i stand til at stoppe laserstrålen. I en kamp med laserkanoner vil vores flerlagsskærme være ubrugelige.
For at stoppe laserstrålen skal skærmen ud over ovenstående have en stærkt udtalt egenskab med "fotokromatisk" eller variabel gennemsigtighed. I øjeblikket bruges materialer med sådanne egenskaber til fremstilling af solbriller, der kan mørkne, når de udsættes for UV-stråling. Variabel gennemsigtighed af materialet opnås ved anvendelse af molekyler, der kan eksistere i mindst to tilstande. I en tilstand af molekylerne er et sådant materiale transparent. Men under påvirkning af UV-stråling skifter molekylerne øjeblikkeligt til en anden tilstand, og materialet mister sin gennemsigtighed.
Måske en dag vil vi være i stand til at bruge nanoteknologi til at få et stof, der er lige så stærkt som kulstofnanorør og kan ændre dets optiske egenskaber, når de udsættes for en laserstråle. Et skjold lavet af et sådant stof vil være i stand til at stoppe ikke kun partikelstrømme eller kanonkskaller, men også et laserslag. På nuværende tidspunkt er der imidlertid ingen materialer med variabel gennemsigtighed, der kan stoppe laserstrålen.
Magnetisk levitation
I science fiction tjener kraftfelter en anden funktion ud over at afvise hits fra strålevåben, nemlig de tjener som en støtte, der giver dig mulighed for at overvinde tyngdekraften. I Back to the Future kører Michael Fox på et hoverboard eller et flydende bord; denne ting ligner et velkendt skateboard i alt, kun det "rider" gennem luften, over jordens overflade. Fysikens love, som vi kender dem i dag, tillader ikke, at en sådan anti-tyngdekraftenhed implementeres (som vi vil se i kapitel 10). Men du kan forestille dig i fremtiden oprettelsen af andre enheder - flydende tavler og flydende biler på en magnetpude; disse maskiner giver os mulighed for let at løfte og holde store genstande. I fremtiden, hvis "stuetemperatur superledningsevne" bliver en overkommelig realitet,en person vil være i stand til at løfte genstande i luften ved hjælp af magnetiske felter.
Hvis vi bringer nordpolen for en permanent magnet til nordpolen for en anden af den samme magnet, vil magneterne afvise hinanden. (Hvis vi vender en af magneterne og bringer den med sin sydpol til nordpolen for den anden, tiltrækkes to magneter.) Det samme princip - at de samme magneterpoler afvises - kan bruges til at løfte enorme vægte fra jorden. Teknisk avancerede magnetiske ophængningstog er allerede ved at blive bygget i flere lande. Sådanne tog zip ikke langs sporene, men over dem i en mindsteafstand; almindelige magneter holder dem i vægt. Tog ser ud til at flyde i luften og kan nå rekordhastigheder takket være nul friktion.
Verdens første kommercielle automatiserede transportsystem med magnetisk ophæng blev lanceret i 1984 i den britiske by Birmingham. Det forbinder terminalen i den internationale lufthavn og den nærliggende jernbanestation. Magnetisk levitationstog kører også i Tyskland, Japan og Korea, selvom de fleste ikke er designet til høje hastigheder. Det første højhastigheds kommercielle magnetiske levitationstog er begyndt at køre på en løbende del af et spor i Shanghai; dette tog bevæger sig langs motorvejen i hastigheder op til 431 km / t. Et japansk maglev-tog i Yamanashi-præfekturet accelererede til en hastighed på 581 km / t - det vil sige, det bevægede sig meget hurtigere end konventionelle tog på hjul.
Men magnetisk ophængt udstyr er ekstremt dyre. En af måderne at øge deres effektivitet er brugen af superledere, der, når de afkøles til temperaturer tæt på absolut nul, mister deres elektriske modstand fuldstændigt. Fænomenet superledelse blev opdaget i 1911 af Heike Kamerling-Onnes. Essensen var, at nogle stoffer, når de afkøles til en temperatur under 20 K (20 ° over absolut nul), mister al elektrisk modstand. Som regel, når metallet afkøles, falder dets elektriske modstand gradvist. {Faktum er, at tilfældige vibrationer af atomer interfererer med den retningsbestemte bevægelse af elektroner i en leder. Når temperaturen falder, falder rækkevidden af tilfældige udsving, og elektricitet oplever mindre modstand.) Men Kamerling-Onnes, til sin egen forbløffelse, fandtat resistensen af nogle materialer ved en bestemt kritisk temperatur falder kraftigt til nul.
Fysikere forstod straks vigtigheden af dette resultat. Betydelige mængder elektricitet går tabt i transmissionsledninger over lange afstande. Men hvis modstanden kunne fjernes, kunne elektricitet overføres hvor som helst for næsten intet. Generelt kan en elektrisk strøm, der er eksiteret i et lukket kredsløb, cirkulere i den uden energitab i millioner af år. Desuden ville det fra disse ekstraordinære strømme ikke være vanskeligt at skabe magneter med utrolig kraft. Og med sådanne magneter ville det være muligt at løfte enorme belastninger uden anstrengelse.
På trods af superledernes vidunderlige muligheder er brugen af dem meget vanskelig. Det er meget dyrt at opbevare store magneter i tanke med ekstremt kolde væsker. At holde væsker kolde ville kræve enorme kolde fabrikker, der ville hæve prisen for superledende magneter til skyhøje højder og gøre dem ulønnsomme.
Men en dag kan fysikere muligvis skabe et stof, der bevarer superledende egenskaber, selv når det opvarmes til stuetemperatur. Supraledningsevne ved stuetemperatur er den hellige gral fra faststof-fysikere. Produktionen af sådanne stoffer vil sandsynligvis være starten på den anden industrielle revolution. De kraftfulde magnetfelter, der kan holde biler og tog ophængt, bliver så billige, at selv "svævebiler" kan være økonomisk levedygtige. Det er meget muligt, at opfindelsen af superledere, der bevarer deres egenskaber ved stuetemperatur, de fantastiske flyvemaskiner, som vi ser i filmene "Tilbage til fremtiden", "Minority Report" og "Star Wars", bliver en realitet.
I princippet er det ganske tænkeligt, at en person kan sætte på sig et specielt bælte lavet af superledende magneter, som gør det muligt for ham frit at lufte over jorden. Med et sådant bælte kunne man flyve gennem luften, ligesom Superman. Generelt er superledningsevne ved stuetemperatur et så bemærkelsesværdigt fænomen, at opfindelsen og brugen af sådanne superledere er beskrevet i mange science fiction-romaner (såsom serien med romaner om Ringverden, skabt af Larry Niven i 1970).
I årtier har fysikere uden succes søgt efter stoffer, der ville have superledningsevne ved stuetemperatur. Det var en kedelig, kedelig proces - på udkig efter den ved prøve og fejl, teste det ene materiale efter det andet. Men i 1986 blev der opdaget en ny klasse af stoffer, der blev kaldt "højtemperatur-superledere"; disse stoffer erhvervede superledningsevne ved temperaturer i størrelsesordenen 90 ° over absolut nul eller 90 K. Denne opdagelse blev en reel sensation i fysikens verden. Luftlåsen syntes at have åbnet. Måned efter måned konkurrerede fysikere med hinanden for at sætte en ny verdensrekord for superledelse. I et stykke tid så det ud til, at superledningsevne ved stuetemperatur var ved at forsvinde fra siderne af science fiction-romaner og blive en realitet. Men efter adskillige års hurtig udvikling begyndte forskningen inden for højtemperatur-superledere at aftage.
I øjeblikket hører verdensrekorden for højtemperatur-superledere stoffet, som er et komplekst oxid af kobber, calcium, barium, thallium og kviksølv, der bliver superledende ved 138 K (-135 ° C). Denne relativt høje temperatur er stadig meget langt fra stuetemperatur. Men dette er også en vigtig milepæl. Kvælstof bliver flydende ved 77 K, og flydende nitrogen koster omtrent det samme som almindelig mælk. Derfor kan almindeligt flydende nitrogen til afkøling af højtemperatur-superledere anvendes, det er billigt. (Selvfølgelig kræver superledere, der forbliver så ved stuetemperatur, overhovedet ikke afkøling.)
En anden ting er ubehagelig. I øjeblikket er der ingen teori, der kan forklare egenskaberne ved højtemperatur-superledere. Desuden får en driftig fysiker, der vil være i stand til at forklare, hvordan de arbejder, en Nobelpris. (I de kendte højtemperatur-superledere er atomer organiseret i forskellige lag. Mange fysikere antyder, at det er lagdelingen af det keramiske materiale, der gør det muligt for elektroner at bevæge sig frit inden for hvert lag, hvilket skaber superledningsevne. Men hvordan og hvorfor dette sker er stadig et mysterium.)
Mangel på viden tvinger fysikere til at lede efter nye højtemperatur-superledere på den gammeldags måde, efter prøve og fejl. Dette betyder, at den berygtede superledningsevne ved stuetemperatur kan opdages når som helst, i morgen, om et år eller aldrig overhovedet. Ingen ved, hvornår et stof med sådanne egenskaber findes, og om det overhovedet findes.
Men hvis superledere opdages ved stuetemperatur, vil deres opdagelse sandsynligvis generere en enorm bølge af nye opfindelser og kommercielle anvendelser. Magnetfelter en million gange stærkere end jordens magnetfelt (som er 0,5 gauss) kan blive almindeligt.
En af egenskaberne i alle superledere kaldes Meissner-effekten. Hvis du placerer en magnet over en superleder, svæver magneten i luften, som om den understøttes af en eller anden usynlig kraft. [Årsagen til Meissner-effekten er, at magneten har egenskaben til at skabe sit eget "spejlbillede" inde i superlederen, så den rigtige magnet og dens refleksion begynder at afvise hinanden. En anden grafisk forklaring på denne effekt er, at en superleder er uigennemtrængelig for et magnetfelt. Den skubber slags magnetfelt ud. Hvis du placerer en magnet over en superleder, vil magnetens kraftlinjer derfor forvrænges ved kontakt med superlederen. Disse kraftlinjer skubber magneten opad, hvilket får den til at lufte.)
Hvis menneskeheden får muligheden for at bruge Meissner-effekten, kan man forestille sig fremtidens motorvej med en belægning af sådan speciel keramik. Derefter kan vi ved hjælp af magneter, der er placeret på vores bælte eller i bunden af bilen, magisk svæve over vejen og skynde os til vores destination uden nogen friktion eller energitab.
Meissner-effekten fungerer kun med magnetiske materialer, såsom metaller, men superledende magneter kan også bruges til at opløse ikke-magnetiske materialer kendt som paramagneter eller diamagneter. Disse stoffer er i sig selv ikke magnetiske; de erhverver dem kun i nærvær og under påvirkning af et eksternt magnetfelt. Paramagneter tiltrækkes af en ekstern magnet, diamagneter frastøttes.
Vand er for eksempel en diamagnetisk. Da alle levende ting er lavet af vand, kan de også opløfte i nærvær af et stærkt magnetfelt. I et felt med en magnetisk induktion på ca. 15 T (30.000 gange mere kraftfuldt end Jordens magnetfelt) har videnskabsmænd allerede formået at få små dyr som frøer til at levitere. Men hvis superledningsevne ved stuetemperatur bliver en realitet, vil det være muligt at løfte store ikke-magnetiske genstande i luften ved at drage fordel af deres diamagnetiske egenskaber.
Afslutningsvis bemærker vi, at kraftfelter i den form, som de normalt er beskrevet i fantastisk litteratur, ikke stemmer overens med beskrivelsen af de fire grundlæggende interaktioner i vores univers. Men det kan antages, at en person vil være i stand til at efterligne mange af egenskaberne ved disse fiktive felter ved hjælp af flerlagsskærme, herunder plasmavinduer, lasergardiner, carbon nanorør og stoffer med variabel gennemsigtighed. Men i virkeligheden kan et sådant skjold kun udvikles om et par årtier eller endda i et århundrede. Og hvis superledningsevne ved stuetemperatur opdages, vil menneskeheden have mulighed for at bruge magtfulde magnetiske felter; måske med deres hjælp vil det være muligt at løfte biler og tog i luften, som vi ser i science fiction-film.
Under hensyntagen til alt dette vil jeg klassificere kraftfelter som klasse I for umulighed, det vil sige, jeg definerer dem som noget umuligt for nutidens teknologier, men implementeret i en ændret form i det næste århundrede eller deromkring.