ЗВУК И... ЛЕВИТАЦИЯ

Акустическая левитация до сей поры остается загадкой для ученых. Может быть, именно с помощью данного метода тысячи лет назад строились мегалитические сооружения по всему миру...

В индийской деревне Шивапур стоит маленькая суфийская мечеть. В ее дворике лежит камень весом почти 63 кг. И по сей день во время ежедневной молитвы 11 служителей собираются вокруг камня, повторяя имя святого Камара Али Дервиша. Когда их голоса достигают определенной высоты, монахи способны поднять огромный камень, поддерживая его только одним пальцем каждый. Секрет – именно в песнопениях, и одиннадцать голосов – формула, необходимая для поднятия камня в воздух. Достигая определенной высоты, голоса служителей входят в резонанс, изменяя вибрационные характеристики камня, и делают его невесомым:

Еще одно проявление левитационных свойств музыки наблюдал в Тибете шведский инженер Генри Кьеллсон. Он описал, как монахи затаскивали камни площадью в 1,5 кв. м с помощью волов на плато и помещали их в специальную чашевидную яму. Она располагалась недалеко от 400-метрового обрыва, где нужно было соорудить храм. Рядом с ней стояли 19 музыкантов, а позади них колоннами, расходившимися лучами, выстраивались 200 священнослужителей. Все музыкальные инструменты (13 барабанов трех размеров и 6 больших труб) были направлены на яму. По команде все они начинали звучать, а священнослужители петь в унисон. Камни в яме начали подрагивать и раскачиваться из стороны в сторону. По мере усиления звука камни поднимались в воздух на 400 м, пролетая по параболической траектории точно до обрыва, где должен строиться храм. Так монахи могли поднять и перенести 5–6 каменных плит в час.

Несколько лет спустя шведский врач Ярл тоже наблюдал эти удивительные явления. Тогда он работал в Оксфордском научном обществе в Египте и был приглашен лечить верховного ламу в Тибет. Ярлу разрешили снять на кинопленку весь ритуал с левитацией камней. Но впоследствии Оксфордское научное общество конфисковало фильмы, заявив, что, поскольку Ярл в то время работал на них, фильмы являются собственностью общества. Их спрятали в архивах под грифом «Совершенно секретно», и местонахождение пленок неизвестно до сих пор...

Пример магнитной левитации

Акустическая левитация активно изучается с середины 2000-х годов. Так, например, существуют проекты использования звуковых волн, не слышных человеческому уху. Метод акустической левитации сложнее, например, метода электромагнитной левитации, однако, позволяет работать с не проводящими ток объектами.

Исследователям из Лаборатории термодинамики Швейцарского федерального Технологического института в Цюрихе удалось поднять и перемещать различные объекты произвольной формы, используя звуковые волны. Для демонстрации возможностей они столкнули гранулы кофе с каплями воды, «сварив» растворимый кофе прямо в пространстве, и произвели небольшой взрыв, заставив столкнуться частичку натрия с каплей воды. Возможно, применительно к людям однажды это позволит предотвращать внутреннее кровотечение бесконтактным способом.

Акустическая левитация имеет несколько преимуществ по сравнению с магнитной: она может поднимать предметы, не обладающие магнитными свойствами. Единственное ограничение заключается в том, что размеры объекта не должны превышать половину длины волны звуковых колебаний. Но этого вполне достаточно для того, чтобы можно было поднять и перемещать деревянную зубочистку, чего в принципе нельзя достичь с помощью эффекта магнитной левитации.

Эффект акустической левитации основан на стоячих звуковых волнах, статических колебаниях, получаемых за счет отражателей. Эти волны имеют минимумы и максимумы со строго определенным положением в пространстве, которые создают перепады давления. Если у перепада давления имеется необходимая амплитуда, то он может компенсировать вес объекта, помещенного внутрь стоячей акустической волны, заставив этот объект просто висеть в воздухе. Другими словами, если в вашем распоряжении имеется достаточно энергии и устройство, способное превращать эту энергию в энергию стоячих акустических колебаний, то вы можете поднять все, что угодно, начиная от крошечных частичек и заканчивая телом человека.

Правда, подъем массивных объектов требует колоссальных затрат энергии, к примеру, для подъема капли воды требуется звуковая волна силой 160 дБ, и никому еще не известно, как организм человека сможет перенести воздействие мощных звуковых колебаний. Но данная разработка может найти массу практических применений в настоящее время на меньшем масштабе. Существует множество химических и биологических процессов, которые могут быть нарушены при контакте с любой поверхностью, и акустическая левитация является идеальным выходом из такой ситуации. Не имея таких ограничений, какие имеет магнитная левитация, акустическая позволит ученым реализовать множество новых технологий, провести опыты и эксперименты, которые ранее было провести попросту невозможно.

Пример акустической левитации

Ученые из Аргоннской национальной лаборатории (США) обнаружили способ использовать звуковые волны для левитации отдельных растворов. Это не фокус, и это не ловкость рук – ученые действительно используют левитацию для улучшения процесса разработки лекарственных средств, что в конечном итоге дает более эффективные фармацевтические препараты с меньшим количеством побочных эффектов.

Звуковые волны, ускоряющиеся настолько, чтобы преодолеть звуковой барьер, способны на удивительные свершения – например, они поднимают в воздух вещи и заставляют их двигаться по воздуху стройными рядами.

Токийские исследователи подняли в воздух бусинки, спичечные головки, кусочки пластмассы и капли воды. Это не первый в мире опыт левитации с помощью ультразвуковых акустических волн; поражает именно степень контроля над объектами – их не только подняли в воздух, но и заставили двигаться в разных направлениях.

Ученые расставили четыре группы динамиков в кружок вокруг стола с объектами, напротив друг друга. При включении они одновременно начали испускать ультразвуковые волны, которые сошлись в одной точке в центре круга. А есть ли у изобретения практический смысл? Как минимум, оно увеличит точность нанотехнологий.

Аэрокосмическая компания McLaren уже отказалась от стеклоочистителей и заменила их на ультразвуковую систему очистки от капель дождя. Физики из Швейцарии научились поднимать в воздух и управлять движением мельчайших капель и частиц с помощью акустических волн. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters. Ее краткое изложение приводится на сайте Американского физического общества. В рамках работы ученые использовали несколько стоячих акустических волн – колебаний, максимумы и минимумы которых остаются неподвижными в пространстве. С их помощью ученым удалось заставить капли воды вращаться вокруг оси, сплющиваться, а также двигаться по замкнутым орбитам в вертикальных плоскостях. В сообщении подчеркивается, что при этом не происходило разрушения самих капель. Ученые говорят, что подобные технологии могут использоваться для бесконтактного манипулирования каплями жидкости и небольшими частицами. В частности, они отмечают, что их метод позволит проводить в лабораторных условиях эксперименты в условиях микрогравитации.

Понятно, что по мере истощения энергетических ресурсов Земли человеку придется искать другие источники энергии. Кто знает, возможно, одним из них станет левитационная сила звука. Правда, для этого придется сначала разгадать природу этого удивительного феномена...