На видео человек берет шуруповерт (извольте мне простить невольный прозаизм), крепит к нему магнит, достает второй магнит… вуаля, тот, второй взлетает и парит в воздухе. Фотошоп, магия? Нет, магнитная левитация, которую, оказывается, так просто устроить. Случайно, такими простыми средствами найден эффект, о котором даже не подозревали.
МЕЧТА О ПОЛЕТЕ
Возьмите два магнита и соедините их одноименными полюсами. Они будут отталкиваться. Кажется: положи один на стол, другой пусть оттолкнется, и зависнет над ним. На практике, однако, ничего не получится. Конструкция разлетится, и нет никакого способа просто заставить один магнит летать над другим.
Вы наверняка видели в магазине сувениров парящие глобусы, шарики, в общем, нечто красивое и загадочное. Как же это устроено? Электромагнит, силу которого можно менять, тянет к себе другой, постоянной силы. Но, как только тот, постоянный, к нему устремляется, специальное устройство (датчик с контроллером) ослабляют силу притяжения, и теперь постоянный магнит свалится вниз. Не дадим ему это сделать, усилим тяготение. И так несколько десятков тысяч раз в секунду. В результате объект замирает в воздухе. Красиво. Но сложно. А самое главное, нечестно. Иллюзия левитации.
И наконец, сверхпроводники, и холод около абсолютного нуля. Ну тут, конечно, все левитирует по-честному. Вот только в реальной жизни таких условий не создашь. Поэтому и ищут высокотемпературный сверхпроводник. Чтобы он свойства свои проявлял – при комнатной температуре.
Я специально перечислил все имеющиеся на сегодня технологии, потому что на фоне их левитация от шуруповерта выглядит тем более возмутительно.
ОТКРЫЛИ СЛУЧАЙНО
Ее случайно обнаружил простой инженер из Турции Хамди Укар в 2021 году. Попытки вертеть один магнит около другого предпринимали еще со Средних веков. Ничего не получалось – дело в том, что при вращении магнита собственно магнитное поле не вращается (там довольно сложная физика, мы в нее не будем погружаться, ограничимся этим замечанием).
Новаторство Укара заключалось в том, что полюса одного магнита он повернул на 90 градусов относительно другого. Но ни он, ни ученые, которые повторили его опыт (а что тут повторять, шуруповерт есть у всех) не смогли понять, что же на самом деле происходит.
И вот на днях команда датских исследователей наконец-то представила научную интерпретацию явления. Начали они, конечно, с опыта – сначала с простой дрелью, и обычными магнитами чуть ли не с холодильника. Потом – в лаборатории, в контролируемых условиях. Особое внимание уделили записывающей аппаратуре, которая и должна была ответить на все жгучие вопросы.
Оказалось, что секрет – в сочетании эффекта гироскопа и магнита. Гироскоп, напомним, это, грубо говоря, волчок, который сохраняет единожды заданную ось вращения. Когда дрель только раскручивается, ведомый магнит оказывается захвачен этим вращением и тоже принимается крутиться, становясь по сути гироскопом. Именно это придает ему устойчивость так, что все силы (притяжения к другому магниту; сила тяжести и так далее) оказываются сами собой идеально скомпенсированы. Магнит парит.
Самое поразительное, что для достижения этого эффекта не надо прилагать особых усилий. Этот эффект как бы природный – или естественный.
КАК ЭТО ПРИМЕНИТЬ
Эффект уже сполна оценили в компаниях, производящих промышленных роботов. Там широко применяется магнитная левитация, когда роботу надо взять «рукой» что-то хрупкое и прецизионное. Пока что предметы левитируют с помощью микроконтроллеров (мы описали эту технологию выше), но новая, безусловно, намного проще.
Роботы – это гигантский сегмент рынка, но это только начало. На ум приходят в первую очередь поезда на магнитной подушке: те самые, изображениями которых были заполнены страницы советского журнала «Юный техник», и которые то ли есть, то ли нет. Они, конечно, есть – но дороги. Новая технология левитации подкупает своей дешевизной.
Не менее важны и интересны и чисто научные последствия открытия. Несмотря на то, что магниты – повсюду, включая наш холодильник, и нет ничего «проще и понятнее» магнита, мы до сих пор плохо понимаем некоторые фундаментальные вещи. Так, еще в XIII веке инженер и энциклопедист Пьер де Марикур описал странный опыт. Магнитный шар, расположенный по линии север-юг, начинал самостоятельно вращаться, и делал один оборот в сутки. То есть повторял вращение Земли. Марикур указывал, что систему надо изготавливать очень тщательно, иначе ничего не получится. У него вращалось, две (больше не было) попытки других людей построить такие системы провалились, и об опыте забыли.
Потом подоспело «обоснование» того, что такого эффекта и быть не может. А вдруг именно тут, в эксперименте с дрелью, и лежит ключ к тайне «вечного двигателя» Марикура, и к пониманию, что представляет из себя магнитное поле нашей планеты?
Автор: Евгений АРСЮХИН