Рубрика: Технологии |
Просмотров: 9308 |
Комментариев: 32 |
Впервые искусственно создана «электромагнитная черная дыра», засасывающая окружающее излучение. В будущем это открывает дорогу самым невероятным технологиям – прежде всего, в солнечной энергетике.
Пока что устройство работает только с микроволновым излучением, но в принципе ничто не мешает расширить его возможности, охватив и видимую часть спектра. А это значит, что мы сможем буквально «засасывать» солнечный свет, генерируя огромные количества энергии даже в пасмурный день.
Теоретически создание такой «черной дыры» было обосновано и описано нашими соотечественниками, работающими сегодня, к сожалению, в США – Евгением Наримановым и Александром Килдишевым. Их идея состояла в симуляции способностей реальной черной дыры поглощать материю и излучение, изгибая пространство-время. Ученые показали, что возможно сконструировать устройство, которое заставляет падающее на него излучение изгибаться, двигаясь по спирали к его центру – совсем, как у черной дыры, хотя и совершенно по другим причинам. Если черная дыра действует благодаря своей колоссальной силе притяжения, инструмент, придуманный Наримановым и Килдишевым, представляет собой цилиндр, собранный из концентрических слоев метаматериала.
Хитрость состоит в том, что диэлектрическая проницаемость оболочек цилиндра для электромагнитных волн определенного диапазоне понемногу повышается при движении от периферии к центру. Самая внутренняя оболочка, которая соприкасается с центральным стержнем, обладает тою же проницаемостью, что и сам стержень. Луч как бы «сваливается» все глубже внутрь цилиндра, переходя по сложной траектории от одной оболочке к другой и свободно переходит из самой внутренней в центр.
Эта идея оказалась вовсе не бесплодной: китайские ученые Те Цзюнь Цуй (Tie Jun Cui) и Цян Чэн (Qiang Cheng) воплотили ее в реальность, создав такую симулированную «черную дыру», способную улавливать и поглощать микроволновое излучение. Устройство представляет собой цилиндр, состоящий из 60-ти кольцевых слоев пористых метаматериалов: внешние 40 слоев образуют оболочку, а внутренние 20 – поглотитель. «Когда исходная электромагнитная волна попадает на его поверхность, - объясняет Цуй, - она захватывается и направляется во внутренние области цилиндра, к “центру черной дыры”, где и поглощается. Выбраться оттуда она не может никак». В данном случае энергия этого излучения просто переходит в тепло, но ей можно найти и куда более полезные применения.
Но для начала потребуется модифицировать устройство так, чтобы оно могло работать и с другими частями спектра, а сделать это может быть не так-то просто. Дело в том, что микроволны имеют на порядок большую длину волны, и «управляться» с ними с помощью пористого метаматериала легче. Однако китайские ученые полны надежд и обещают представить образец, годный для улавливания видимого излучения, уже в этом году.
Вот это будет важным достижением. Представьте подобные цилиндры, установленные по всей планете и улавливающие энергию солнечных лучей намного эффективнее, чем даже листья растений. Нет необходимости в огромных панелях солнечных батарей, а тем более в зеркалах, концентрирующих свет: производительность их будет и так достаточной. Генерируя электричество, они наполнят мир дешевой и совершенно чистой энергией почти из неисчерпаемого источника.
Кстати, удивительные метаматериалы позволяют создать и многие другие невероятные вещи – скажем, плащ невидимку – правда, пока что лишь в теории. Читайте об этом: «Теоретически, не вижу».
Зарегистрируйтесь сейчас и получите 100 баллов себе на счет!
А разместив ссылку на этот материал Вы получите дополнительные баллы за каждый переход по ней.
Подробнее об условиях акции читайте в правилах.
Скорее более походит не на линзу а на спираль. Излучение (свет) переотражаясь уходит к центру спирали и там аккумулируется. Вопрос в кол-ве "входов" в спиральи соотношении ширины этого "входа" к длинне волны излучения. К физике имею довольно отдаленное отношение на уровне школы, потому прошу не пинать:-))))))))))
Наверно лист не улавливает солнечную энергию. Он ипользует небольшую часть для фотосинтеза ( диоксид углерода превращается в фруктозу соеденяясь с водой, поставлямой корнями), но обьект этих размеров мог-бы сконцентрировать больше. Вот перспективная конструкция и недорогая. На орбите надувается шар из прозрачного пластика, передняя половина лучи не задерживает, дальняя от солнца имеет отражющее напыление. Этот сфокусирует мегаватты.
Где Вы увидели угрозы ? Просмотрите еще раз мой пост и Вы поймете, что никаких угроз в нем нет. Нужно иметь криминализованное сознание, что впрочем обычно в России, чтобы так интерпретировать мои высказывания.
Очень трудно нормально разговаривать после Ваших заявлений. Ведь я Вам не хамил, если заметили, и не пытался как-то уколоть, но всего лишь мягко и вежливо отвечал на Ваши возражения. Вы же на это решили меня повоспитывать и поучить физике. Я не стану вас убеждать в том, что у Вас нет для этого ни малейших оснований, и на этом просто закончу.
Уважаемый Дмитрий,
Омон Ра я выбрал специально, это моё право выбирать себе ник:)) Уж не думаете ли вы, что я не знаю мифологию...
"Так Вам многое еще будет казаться странным, юноша, пока Вы начнете хоть в чем-то как следует разбираться. А пока учитесь и не выпрыгивайте из штанишек."
Согласен, я не все знаю, но для этого мы учимся и пытаемся разобраться. Я не "выпрыгиваю из штанишек", я просто указал на Вашу ошибку и не надо делать из этого трагедии. Если вы укажите, что я не прав, что тока смещения на самом деле нет и укажите на какие-то новые работы и материалы, я буду только рад.
"Это уж не ВолГУ ли Вы гордо называете университетом ? Подумать только - студент провинциального ВУЗа что-то не считает или считает!"
Нет, не ВолГУ. И уж поверьте, в провинции можно научится не хуже, чем в той же Москве. Студент - но что-то считать я могу...
"Смотри сынок, как бы тебе самому не оказаться обиженным. Тем более, что живем-то мы совсем рядом. Так что поубавь обороты и учи уроки."
Давайте без угроз. Я имел ввиду, что если вы все это проходили, то стоит освежить память. Я пока не заметил ни одного намека на то, что я где -то ошибся.
@Дмирий, прежде чем писать комментарии, можно хотя бы осведомиться в интернете. «Омо́н Ра» (1991) — роман Виктора Пелевина, названная по имени главного героя. @
Ну а Вам не помешало бы полюбопытствовать об этимологии слова "Омон Ра", так как Амон, он же Ра - это бог плодородия и еще много чего в мифологии древних египтян ЕМНИП. Понятно, что большой оригинал Пелевин устроил жонглирование буквами - Омон (отряд милиции особого назначения). Поэтому не учите меня пользоваться интернетом, мальчик, а лучше читайте больше познавательных книжек.
@Ну странно слышать такое от человека, который писал, что "Только вот, дорогой журнал ПМ, не бывает "диэлектрической проницаемости для электромагнитных волн определенного диапазона"....."@
Так Вам многое еще будет казаться странным, пока Вы начнете хоть в чем-то как следует разбираться. А пока учитесь и не выпрыгивайте из штанишек.
@Лично я не считаю квантовую механику настолько простым предметом. Курс довольно обширный и содержит очень много математики. Я не знаю где вы ее проходили, но простой её никак не назовешь. Мы в университете изучаем её, в основном, по книге Блохинцева - Основы квантовой механики. @
Это уж не ВолГУ ли Вы гордо называете университетом ? Подумать только - студентик из провинциального ВУЗа, с великим трудом (из-за нехватки мат. подготовки) постигающий квантовую механику, уже имеет о ней суждение и с апломбом его предъявляет !
@Так что смысла спорить не вижу... в начале ознакомьтесь с курсом общей физики. Надеюсь ничем не обидел. @
Смотри, сынок, как бы тебе самому не оказаться обиженным. Поэтому лучше убавь обороты, выучи уроки и подумай на досуге о своем хамоватом поведении.
Дмирий, прежде чем писать комментарии, можно хотя бы осведомиться в интернете.
«Омо́н Ра» (1991) — роман Виктора Пелевина, названная по имени главного героя. Представляет собой полупародию на воспитательные романы советской эпохи и жанрово близка к триллеру. Характерно внимание к деталям, которые в финале складываются в одну картину.(Википедия)
"А разве Вы не находите квантовую механику красивой ? Что касается простоты, то это - относительное понятие. Квантовая механика отнюдь не кажется мне чем-то сложным."
Ну странно слышать такое от человека, который писал, что
"Только вот, дорогой журнал ПМ, не бывает "диэлектрической проницаемости для электромагнитных волн определенного диапазона". Диэлектрическая проницаемость есть постоянный коэффициент""
В раздели электродинамики, по крайней мере мы, проходили дисперсию диэлектрической проницаемости, тем более, как написано в статье, цилиндры не являются однородными:
"Хитрость состоит в том, что диэлектрическая проницаемость оболочек цилиндра для электромагнитных волн определенного диапазоне понемногу повышается при движении от периферии к центру." Так что считать их однородными не стоит. "Ну уж верно не в этих, по всей видимости, однородных цилиндрах ! "
Лично я не считаю квантовую механику настолько простым предметом. Курс довольно обширный и содержит очень много математики. Я не знаю где вы ее проходили, но простой её никак не назовешь.
Мы в университете изучаем её, в основном, по книге Блохинцева - Основы квантовой механики.
"Какой такой эффект ? Еще раз повторю, что через кондесатор ток не идет НИКОГДА, хотя в цепи переменного тока он имеет место быть и при наличии конденсаторов."
А теперь открываем курс Электричества и читаем.( Рекомендую Иродов - Электромагнетизм. Тема - ток смещения., так же можно почитать Савельева, Сивухина и т.д.)
В общем прежде чем писать что-то, рекомендую ознакомится с темой. А так мы ушли слишком далеко от темы. Так что смысла спорить не вижу... в начале ознакомьтесь с курсом общей физики. Надеюсь ничем не обидел.
2 Омон Ра (хотя правильнее, наверное, Амон - Ра :-))
@Красивое не всегда дает правильные результаты. Если б люди останавливались на простом и красивом, то никто бы не знал квантовой механики. @
А разве Вы не находите квантовую механику красивой ? Что касается простоты, то это - относительное понятие. Квантовая механика отнюдь не кажется мне чем-то сложным. Просто в некоторых ее разделах нет математической завершенности классической механики. В квантовой электродинамике, прежде всего.
@Как я понял, в статье говорится о микроволновом излучении - т.е. это от 300 МГЦ и до 300 ГГц, при соответствующих длинах волн (от 10 м до 1 мм) сложно оперировать геометрической оптикой@
Да, конечно, просто в процессе дискусии ее центр стихийно сместился в оптику. Но процессы отражения и преломления волн описываются на языке геометрической оптики, независимо от длины волны, на основе приципа Гюйгенса. Геометрическая оптика есть по сути волновая оптика, а ее методология применима к любым электромагнитным волнам.
@(т.к. характерные размеры должны быть намного больше длины волны) @
Если характерные размеры не больше, то возникает дифракция, которая также описывается на языке геометрической оптики.
@постоянный ток двигаясь по проводу сталкивается с обкладкой и не может пройти дальше, переменный же двигаясь по синусойде(например) может обогнуть обкладку, пройти в промежутке между ними, обогнуть другую обкладку и пойти дальше...@
Этот студент не дал простое объяснение, а просто сказал глупость. Я бы ему двойку поставил :-) Через конденсатор ток не идет в любом случае.
@а ведь на самом деле благодаря току смещения появляется такой эффект, а что б объяснить хорошо, что это такое надо пройти половину курса электромагнетизма. @
Какой такой эффект ? Еще раз повторю, что через кондесатор ток не идет НИКОГДА, хотя в цепи переменного тока он имеет место быть и при наличии конденсаторов. В чем проблема-то? Просто конденсеры непрерывно заряжаются - разряжаются. Ток смещения совершенно ни к чему, хотя при желании можно формально подтянуть его сюда, наверное.
@Я писал, что МОЖЕТ БЫТЬ там появятся поверхностные волны... Что б точно знать, что будет, повторюсь, необходимо решить не тривиальную задачу. @
Все может быть, но Вы ничего по существу не возразили :-). Best regards !
Красивое не всегда дает правильные результаты. Если б люди останавливались на простом и красивом, то никто бы не знал квантовой механики.
"Геометрическая оптика не нуждается в численных решениях уравнений Максвелла"
Как я понял, в статье говорится о микроволновом излучении - т.е. это от 300 МГЦ и до 300 ГГц, при соответствующих длинах волн (от 10 м до 1 мм) сложно оперировать геометрической оптикой (т.к. характерные размеры должны быть намного больше длины волны), хотя иногда и можно получить довольно хороший результат.
"А вообще-то, говоря: "не все так просто", не худо бы дать свою версию событий или указать ошибку оппонента"
Для начала скажу, что не так просто описать работу сложного явления. Приведу пример, который нам рассказывал преподаватель по электромагнетизму. Все знают, что постоянный ток не проходит через конденсатор. Так вот, один студент объяснил это так: (---| |--- конденсатор) постоянный ток двигаясь по проводу сталкивается с обкладкой и не может пройти дальше, переменный же двигаясь по синусойде(например) может обогнуть обкладку, пройти в промежутке между ними, обогнуть другую обкладку и пойти дальше... Все это красиво выглядит на картинках, а ведь на самом деле благодаря току смещения появляется такой эффект, а что б объяснить хорошо, что это такое надо пройти половину курса электромагнетизма. Так вот, немного отвлекся от темы. Я писал, что МОЖЕТ БЫТЬ там появятся поверхностные волны... Что б точно знать, что будет, повторюсь, необходимо решить не тривиальную задачу. Поверхностные волны, например, возникают в диэлектрических волноводах, что никак не объяснишь с помощью квазиоптического приближения. И таких примеров много в электродинамике СВЧ.
@Мне кажется, что не все так просто... может там образуются поверхностные волны.
Согласен, что некоторые волны касаются внутреннего цилиндра (не будучи впрочем поверхностными), но в дальнейшем они отражаются от внутренней поверхности внешнего цилиндра и остаются внутри него. И так будет в каждом цилиндре. Впрочем, суммарная энергия таких, "касающихся" волн принебрежима мала.
@"Что бы точно понять нужно знать свойства этой штучки и падающего излучения и произвести электродинамический расчет. Не просто так же это... Не все можно получить из квазиоптического приближения... @
Может и не просто, хотя зачем искать сложное объяснение, когда есть простое и красивое ? Причем красота эффекта является заслугой его изобретателей. Геометрическая оптика не нуждается в численных решениях уравнений Максвелла. А вообще-то, говоря: "не все так просто", не худо бы дать свою версию событий или указать ошибку оппонента :-) .
to all:
вся история человечества может быть прослежена и выражена с точки зрения прогресса с использованием понятий перехода от менее эффективных технологий к более эффективным.
таким образом, цепочка получается следующая (применительно к источникам получения энергии и полезной работы):
- дерево
- камень
- медь
- бронза
- железо
- уголь
- нефть, газ
- ядерное топливо
- солнечная энергия, энергия ветра, приливов и т.д.
- термоядерный синтез (УТС и ХТС).
это довольно примитивная картина, однако она хорошо показывает нам, что, по сути дела, все наши попытки добыть энергию на протяжении всей истории человечества сводились к тому, чтобы извлечь из указанных материалов (в большинстве своем) энергию солнца, либо каким-то иным косвенным путем получить энергию.
вполне возможно, что в скором времени мы, как в романе Айзека Азимова "Сами боги", научимся перекачивать энергию из нашей вселенной в другую, получая энергию от разницы постоянных физических величин этих двух миров.
"Вследствии эффекта полного внутреннего отражения волна не выходит за пределы цилиндра. Если же, по проникновении в цилиндр, угол падения волны оказался недостаточным для отражения от "противоположной" стенки, то эта волна проникает в следующий цилиндр и т.д. Все проще термически обработанной репы :-) Однако забавная вещица получилась ! "
Мне кажется, что не все так просто... может там образуются поверхностные волны. Что бы точно понять нужно знать свойства этой штучки и падающего излучения и произвести электродинамический расчет. Не просто так же это... Не все можно получить из квазиоптического приближения...
диэлектрическая проницаемость = скорость э-м волны в веществе. Для разной длины разная. Ступенчатость в этом эффекте вредна. Математика этих явлений давно что называется на слуху, например можно взять из области теплоизолирующих материалов (лет 30 назад на ДВ случайно открыли).
@Кстати, на счёт того, что свет из центра не может вернуться - cомневаюсь я что-то. Один из основных принципов линейной оптики - обратимость световых лучей....по тому пути, что свет попал внутрь он может и вернуться наружу. @
В принципе Вы правы, но в центральном цилиндре волна просто поглощается веществом.
Вы говорите о свете, хотя описанное в статье устройство поглощает только микроволны :-)
Со светом еще много нерешенных вопросов.
@поверхность - чёрная, матовая, коэффициенты преломления считаем для инфракрасного. @
Она же все равно будет видна - эта самая черная поверхность. Будет отражать свет, хотя и мало. Хотя отчасти Вы правы, но остается проблема рассеивания света внутри цилиндра ( Дмитрий (C) :-) ). Часть его выйдет наружу. "Черной дыры" не получим, а с точки зрения аккумуляции энергии света будет не очень интересно, т.к. можно просто нагревать на солнце черный объект.
@А вот слои это лишнее, хотя может и проще сделать, их цель - ступенчатое увеличение коэф. преломления, а в моём предложении - непрерывное. Результат должен быть такой же@
Со ступенчатым пойдет, но не проще ли все-таки концентрические цилиндры использовать ? В чем разница-то ? :-) А вот с непрерывным точно не пойдет, т.к. не будет преломления, как такового. Где тогда будет граница сред с разной оптической плотностью ? Нигде ! А нет границы - нет преломления :-)
@ А то, что этот цилиндр должен быть такого же размера как и солнечная панель, никто не подумал? @
Нет конечно, т.к. это неверно! Постойте на солнце несколько минут в безветренную погоду, и Вы легко поймете, что плотность потока солнечной энергии вполне достаточна, чтобы нагреть Вас весьма ощутимо :-) Речь идет не о концентрации света для солнечных батарей, а об аккумуляции солнечной энергии. А уж как с ней дальше поступить - это другой вопрос. Воду греть, например можно.
@ То есть на самом деле это не черная дыра, а обыкновенная ЛИНЗА. И единственная польза для солнечных панелей - просто "сбор" света в оптимальный угол для панели. @
Никто и не говорил, что это черная дыра. Всего лишь забавная метафора! Но это вовсе НЕ ЛИНЗА. Нет фокусов, поэтому сравнение с линзой имеет разве лишь метафорический смысл. Также, как с черной дырой :-)
Да, действительно, для солнца это устройство будет собирать с той же эффективностью, как обычная линза. Но я думаю, что это устройство, в отличии от линзы, собирает лучи, пришедшие со всех направлений. Хотя, можно составить цилиндр из линз, направленых в разные стороны. Тогда, наверное, будет полный аналог.
Кстати, на счёт того, что свет из центра не может вернуться - cомневаюсь я что-то. Один из основных принципов линейной оптики - обратимость световых лучей. Если там не применены нелинейные оптические стреды, то по тому пути, что свет попал внутрь он может и вернуться наружу.
