Поклонники сериала "Доктор Кто" возможно не в курсе, но звуковая отвёртка существует
реклама
Звуковая отвертка Доктора Кто способна отпереть любую дверь, обезвредить оружие и даже выследить инопланетян. Итак, чтобы вы сделали, получив такой универсальный инструмент в реальной жизни хотя бы на один день?
реклама
Возможно, кто-то стал бы гипнотизировать своих врагов или разговаривать со своими домашними животными, кто-то решил загрузить свое сознание в компьютер (да, звуковая отвертка может это сделать), а кто-то, безусловно, попытался бы продать ее тому, кто больше заплатит. А как вы относитесь к тому факту, что по крайней мере некоторые из технологий звуковой отвертки Доктора Кто уже существуют?
Наука, лежащая в основе звуковой отвертки Доктора Кто
Звуковая отвертка может выполнять множество функций, от лечения мелких травм до сканирования материи и управления компьютерами. Поэтому если какое-либо устройство сможет воплотить в реальность хотя бы несколько возможностей этого вымышленного прибора, это будет выдающимся событием. И все же главный вопрос заключается в том, возможно ли создать звуковую отвертку в реальной жизни?
В нескольких эпизодах Доктор закручивает винт, запирает или отпирает дверь находясь на расстоянии от объекта. Интересно, что в реальности звуковые волны как форма энергии также могут вызывать вибрации и перемещать предметы без какого-либо физического контакта. Например, в 2010 году группа ученых и инженеров из Бристольского университета и британской компании Big Bang UK провела ряд экспериментов с использованием ультразвуковых звуковых волн для манипулирования предметами без физического контакта.
реклама
Команда выдвинула гипотезу, что при высокой скорости вращения ультразвуковых силовых полей, они по своему действию напоминают кончик отвертки и могут ослабить или затянуть винт так же, как это делает звуковая отвертка Доктора. Эксперт по ультразвуку Брюс Дринкуотер, руководивший этими экспериментами, считает, что "сверхмощные" ультразвуковые звуковые волны могут быть использованы для создания настоящей звуковой отвертки. В своем интервью он сказал: "В то время как до создания полностью функционирующей машины времени еще далеко, инженеры уже экспериментируют с ультразвуковыми волнами для перемещения и манипулирования небольшими объектами".
Другая исследовательская работа, опубликованная в 2013 году, показывает, что звуковые волны даже способны заставить объект парить (или вибрировать) в воздухе, используя методику, называемую акустической левитацией. Исследование было основано на эксперименте, в котором ученые использовали две платформы, расположенные одна над другой и расположенные друг напротив друга. Платформа, расположенная вверху, генерировала звуковые волны, направленные вниз, а другая платформа, расположенная внизу, генерировала звуковые волны, направленные вверх.
Учёные помещали небольшой предмет в воздушное пространство между этими платформами, при этом объект не падал вниз под действием силы тяжести, а "зависал и вибрировал в воздухе". Но, как? Дело в том, что, точно так же, как электромагнитные волны, звуковые колебания обладают импульсом, и поэтому они также могут создавать силу, воздействующую на объект.
реклама
Таким образом, звуковые волны исходящие от платформ создавали одинаковые, но разнонаправленные силы акустического излучения, которые не только сводили на нет действие гравитации, но и создавали зону низкого давления, в которой объект оставался висеть в воздухе. Этот уникальный прибор, разработанный учеными для демонстрации акустической левитации, тоже доказал, что с помощью звуковой энергии устройство (например, звуковая отвертка) может перемещать предметы в реальной жизни.
В июне 2021 года Шота Кондо и Кан Окубо, инженеры из Токийского столичного университета, опубликовали результаты исследования, в котором рассматривался полусферический массив ультразвуковых преобразователей - технология, которая, по словам разработчиков, способна поднимать небольшие предметы, используя только звуковую энергию. Японские специалисты утверждают, что с помощью их метода впервые стало возможным бесконтактное перемещение объекта с отражающей поверхности.
Это конечно еще не полноценная звуковая отвертка, но начало положено. Все вышеперечисленное указывает на то, что по крайней мере часть ее потенциала может быть реализована в обозримом будущем.
Можно ли создать звуковую отвертку в реальной жизни?
реклама
Удивительная звуковая отвертка Доктора Кто имеет огромный функционал, причем с каждым сезоном она становилась все более совершенной. Поэтому с нашими актуальными технологиями практически невозможно, чтобы какое-то одно устройство справлялось со всеми заданиями, которые выполняет вымышленный инструмент. Тем не менее, за прошедшие годы ученые смогли создать механизмы, которые успешно демонстрируют некоторые из самых известных функций этого универсального инструмента.
В 2012 году сотрудники Университета Данди разработали устройство, которое, подобно вымышленному инструменту, способно перемещать объект с помощью ультразвуковых звуковых волн. Устройство создавало вихревые пучки в форме ДНК человека, которые заставляли левитировать 90-граммовый резиновый диск. Ученые, проводившие этот эксперимент, утверждают, что это реальный акустический прибор может быть востребован в ультразвуковой медицине для терапии человеческого организма.
"Этот эксперимент не только подтверждает фундаментальную физическую теорию, но и демонстрирует новый уровень контроля над ультразвуковыми пучками, который можно использовать для неинвазивной ультразвуковой хирургии, адресной доставки лекарств и ультразвуковой манипуляции клетками", - рассказывает доктор Майк Макдональд, один из ученных, участвовавших в эксперименте с "звуковой отверткой" в Университете Данди.
Два года спустя, в 2014 году, группа исследователей из Университета Глазго разработала устройство под названием "семиугольный акустический пинцет", которое, как полагают, в будущем сможет исцелять поврежденные человеческие клетки и нервы. По аналогии со звуковой отверткой Доктора Кто, это устройство использует звуковую энергию для выполнения функции восстановления клеток. Акустический пинцет был представлен как простая альтернатива традиционным и трудоемким методам лазерного моделирования клеток, требующим специальных приспособлений и множества различных материалов.
В 2016 году другая группа исследователей из Бристольского университета анонсировала создание реальной звуковой отвертки и звуковых перчаток, использующих звуковые волны для левитации предметов. Чтобы создать звуковую отвертку, исследователи установили акустические решетки внутри самой обычной отвертки. Эта модификация позволила им удерживать в воздухе крошечные полистироловые шарики. Акустическая решетка внутри звуковой отвертки состояла из множества излучателей, которые создавали сфокусированные акустические волны, способные управлять крохотными объектами без какого-либо физического воздействия.
Ученые из University of Bristol подчеркивают, что хотя в настоящее время звуковая энергия может перемещать только небольшие частицы материи, в будущем механизмы, основанные на той же концепции, смогут "манипулировать клетками, жидкостями, соединениями или живыми существами, не прикасаясь к ним и не подвергая их заражению". Таким образом, несмотря на то, что пока некоторые из самых изысканных функций звукового инструмента Доктора остаются недоступными, его основная способность - перемещать предметы с помощью звука - вполне может стать реальностью.
С точки зрения как ученого, так и обычного человека, такое устройство, как звуковая отвертка, может решить бесконечное количество проблем, с которыми люди сталкиваются ежедневно. Подобно тому, как звуковая отвертка эволюционировала в сериале от сезона к сезону, хочется надеяться, что в ближайшее время мы увидим все более совершенные инструменты подобного рода в реальной жизни.
Источники: Journal Sciencedaily, Journal PNAS, Japanese Journal of Applied Physics, University of Dundee, IFLScienc, Википедиа
1. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Доктор_Кто)
2. (https://www.pnas.org/content/early/2013/07/10/1301860110)
3. (https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1347-4065/abfebd)
4. (https://www.sciencedaily.com/releases/2010/12/101207112319.htm)
5. (http://app.dundee.ac.uk/pressreleases/2012/april12/sonicscrewdriver.htm)
6. (https://www.iflscience.com/scientists-have-actually-invented-sonic-screwdrivers-and-levitation-gauntlets-35828)
реклама
Лента материалов
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Комментарии Правила