Pole siłowe (technologia) - Force field (technology)

W spekulacyjnego fiction , wykorzystując pole siłowe , czasami znany jako tarczy energetycznej , tarcza siły , siły bańki , tarczy lub tarczy deflektora , to bariera wykonana z rzeczy, takich jak energia , negatywnej energii , ciemnej energii , pól elektromagnetycznych , pól grawitacyjnych , pól elektrycznych , pola kwantowe , plazma , cząstki , promieniowanie , światło stałe lub czysta siła . Chroni osobę, obszar lub obiekt przed atakami lub wtargnięciami, a nawet odbija ataki energetyczne z powrotem na napastnika. Ta fikcyjna technologia jest stworzona jako pole energii bez masy, które działa jak ściana, tak że obiekty, na które oddziałuje określona siła związana z polem, nie są w stanie przejść przez pole i dotrzeć na drugą stronę, są odchylane lub niszczone. Koncepcja ta stała się podstawą wielu dzieł science-fiction, do tego stopnia, że ​​autorzy często nawet nie zadają sobie trudu, aby je wyjaśniać czy uzasadniać swoim czytelnikom, traktując je niemal jako ustalony fakt i przypisując wszelkie możliwości, jakich wymaga fabuła.

Zdolność do tworzenia pól siłowych stała się częstą supermocarstwem w mediach superbohaterów .

Historia

Pojęcie pola siłowego sięga co najmniej początku XX wieku. Encyclopedia of Science Fiction sugeruje, że pierwsze użycie tego terminu w science fiction wydaje się mieć miejsce w 1931 roku, w Spacehounds z IPC autorstwa EE „Doc” Smitha .

Wczesnego prekursora tego, co obecnie nazywa się „polem siłowym”, można znaleźć w „ The Night LandWilliama Hope Hodgsona (1912), gdzie Ostatnia Reduta, twierdza pozostałości ludzkości z dalekiej przyszłości, jest chroniona przez „ Air Clog” generowany przez płonący „Prąd Ziemski”.

W Isaac Asimov „s Foundation wszechświata, osobiste tarcze zostały opracowane przez naukowców specjalizujących się w miniaturyzacji tarcze planet oparte. Ponieważ są one używane głównie przez Fundatorów, większość mieszkańców Imperium Galaktycznego nie wie o tej technologii. W niepowiązanym opowiadaniu Rasy tam człowiek...? Asimowa, naukowcy pracują nad polem siłowym („energia tak ukierunkowana, że ​​tworzy ścianę bezwładności bez materii”), zdolnym do ochrony ludności w przypadku wojny nuklearnej. Pole siłowe zademonstrowane na końcu to lita półkula, najwyraźniej całkowicie nieprzezroczysta i odbijająca światło z obu stron. Asimov ponownie bada koncepcję pola siłowego w opowiadaniu Not Final! .

Koncepcję pól siłowych jako środka obrony przed atakiem wroga lub jako formę ataku można regularnie znaleźć we współczesnych grach wideo, a także w filmach, takich jak Wojna światów (1953, George Pál) i Dzień Niepodległości .

Zdolność do tworzenia pola siłowego była powszechną supermocą w komiksach i związanych z nimi mediach. Chociaż tylko kilka postaci ma wyraźną zdolność tworzenia pól siłowych (na przykład Niewidzialna Kobieta z Fantastycznej Czwórki i Violet Parr z Iniemamocni ), jest ona emulowana przez inne moce, takie jak konstrukty energetyczne Green Lantern , Jean Telekineza Graya i manipulacja polami elektromagnetycznymi Magneto . Poza tym jego znaczenie jest również podkreślane w książkach dr Michio Kaku (takich jak Fizyka Niemożliwego ).

Fikcyjne zastosowania

Aleje science fiction i fantasy sugerują wiele potencjalnych zastosowań pól siłowych

  • Bariera umożliwiająca pracownikom funkcjonowanie w obszarach narażonych na próżnię przestrzeni. Atmosfera w jej wnętrzu byłaby zdolna do zamieszkania przez ludzi, a jednocześnie pozwalałaby dozwolonym przedmiotom na przejście przez barierę
  • Nawierzchnia, po której można chodzić między dwoma punktami, bez konieczności budowania mostu.
  • Awaryjny obszar kwarantanny do obsługi osób dotkniętych szkodliwymi czynnikami biologicznymi lub chemicznymi
  • Gaśnica, w której tlen jest wyczerpywany przez użycie przestrzeni ograniczonej polem siłowym, co powoduje zagłodzenie ognia
  • Jako tarcza chroniąca przed uszkodzeniami spowodowanymi siłami natury lub atakiem wroga
  • Jako deflektor umożliwiający szybkim statkom kosmicznym przemierzanie kosmosu bez kolizji z małymi cząsteczkami lub obiektami.
  • Tymczasowa przestrzeń do zamieszkania na obszarze, który skądinąd nie nadaje się do podtrzymania życia
  • Jako aparat bezpieczeństwa używany do ograniczania lub przetrzymywania jeńca

Możliwości i funkcjonalność pól siłowych są różne; w niektórych utworach fikcji (takich jak w uniwersum Star Trek ), tarcze energetyczne mogą zniwelować lub złagodzić skutki zarówno energii, jak i cząstek (np. fazery ) i broni konwencjonalnej, a także sił nadprzyrodzonych. W wielu fikcyjnych scenariuszach tarcze działają przede wszystkim jako środek obronny przed bronią wystrzeloną z innych statków kosmicznych. Pola siłowe w tych opowieściach również ogólnie uniemożliwiają transport . Generalnie postuluje się dwa rodzaje pól sił: jedno, w którym energia jest rzutowana jako płaska płaszczyzna z emiterów wokół krawędzi statku kosmicznego, a drugie, w którym energia otacza statek jak bańka.

Badania naukowe

W 2005 roku NASA Institute for Advanced Concepts opracował sposób ochrony przed promieniowaniem poprzez przyłożenie pola elektrycznego do kulek wykonanych z cienkiego, nieprzewodzącego materiału pokrytego warstwą złota z ładunkami dodatnimi lub ujemnymi, które można ustawić tak, aby zginały się naładowane cząstki do ochrony przed promieniowaniem.

W 2006 roku grupa z University of Washington w Seattle eksperymentowała z wykorzystaniem bańki naładowanej plazmy , zawartej w cienkiej siatce nadprzewodzącego drutu, aby otoczyć statek kosmiczny. Ochroniłoby to statek kosmiczny przed promieniowaniem międzygwiazdowym i niektórymi cząsteczkami bez potrzeby fizycznego ekranowania .

Podobnie Laboratorium Rutherford Appleton próbuje zaprojektować rzeczywistego satelitę testowego, który okrążyłby Ziemię z naładowanym polem plazmy wokół niego.

W 2008 roku magazyn Cosmos poinformował o badaniach nad stworzeniem sztucznej repliki ziemskiego pola magnetycznego wokół statku kosmicznego w celu ochrony astronautów przed niebezpiecznym promieniowaniem kosmicznym . Brytyjscy i portugalscy naukowcy wykorzystali matematyczną symulację, aby udowodnić, że możliwe byłoby stworzenie bańki „ mini-magnetosfery ” o szerokości kilkuset metrów, prawdopodobnie wygenerowanej przez mały bezzałogowy statek, który mógłby towarzyszyć przyszłej załogowej misji na Marsa.

W 2014 roku grupa studentów z University of Leicester opublikowała badanie opisujące działanie osłon plazmowych statków kosmicznych.

W 2015 roku Boeing otrzymał patent na system pola siłowego zaprojektowany do ochrony przed falami uderzeniowymi generowanymi przez eksplozje. Nie jest przeznaczony do ochrony przed pociskami, promieniowaniem lub bronią energetyczną, taką jak lasery. Pole to rzekomo działa za pomocą kombinacji laserów, elektryczności i mikrofal, aby szybko podgrzać powietrze, tworząc pole (zjonizowanej) przegrzanej plazmy powietrznej, która zakłóca lub przynajmniej tłumi falę uderzeniową. Od marca 2016 r. nie zademonstrowano żadnych działających modeli.

W 2016 roku naukowcy z Rice University odkryli, że cewki Tesli mogą generować pola sił zdolne do manipulowania materią (proces zwany teslaforezą ).

Michio Kaku proponuje pole siłowe składające się z trzech warstw. Pierwszym z nich jest okno plazmowe o dużej mocy, które odparowuje nadlatujące obiekty, blokuje promieniowanie i cząstki. Druga warstwa składałaby się z tysięcy wiązek laserowych ułożonych w ciasną konfigurację siatki, aby odparować wszelkie obiekty, które zdołały przeniknąć przez ekran plazmowy. Trzecia warstwa to niewidzialna, ale stabilna warstwa materiału, takiego jak nanorurki węglowe lub grafen, który ma grubość tylko jednego atomu, a więc jest przezroczysty, ale mocniejszy od stali, aby blokować ewentualne zanieczyszczenia ze zniszczonych obiektów.

Supermoc

Zdolność do tworzenia pól siłowych stała się częstą supermocarstwem w mediach superbohaterów .

Chociaż czasami wyraźna moc sama w sobie, pola siłowe zostały również przypisane innym fikcyjnym zdolnościom. Jean Grey z Marvel Comics jest w stanie wykorzystać swoją telekinezę do stworzenia bariery energii telekinetycznej, która działa jak pole siłowe, odpychając obiekty. Podobnie Magneto jest w stanie wykorzystać swój magnetyzm do manipulowania polami magnetycznymi, aby działały jako tarcze. Najczęstszym ogniwem supermocarstwa widzianym w przypadku pól siłowych jest siła niewidzialności . Widać to w przypadku Invisible Woman Marvel Comics i Violet Parr z wytwórni Disney Pixar .

Pola siłowe często różnią się tym, z czego są zrobione, chociaż zwykle są wykonane z energii. W serii The Gifted z 2017 roku Lauren Strucker ma możliwość tworzenia tarcz poprzez łączenie cząsteczek. Powoduje to, że jest w stanie konstruować pola siłowe z powietrza i wody.

Zobacz też

Uwagi

Dalsza lektura