Уроки физики. Урок 5

УРОКИ ФИЗИКИ

УРОК 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
 
Хотелось бы обратить внимание на принципиальную пространственно-энергетическую разделённость обычной материи и вакуума. Они не находятся одновременно в обычном пространстве евклидового или декартовского типа. В квантовом виде пространство и время теряют свою связность. Если говорить в терминах функций комплексных переменных, описывающих математически волновые функции, к каждой точке поверхности в классическом евклидовом геометрическом  пространстве можно достроить перпендикуляр во «внешнем» мнимом пространстве и через него находиться и оперировать в этом измерении, причём результаты могут сказаться весьма существенным поправками к величинам в классическом пространстве. При многомерности картина ещё более усложняется. Практические эффекты такого открытия сложной структуры пространства и времени, разумеется, скажутся в новых технологиях. Особенно в получении энергии из вакуума и использовании вакуума для передачи информации и энергии.
Также вращаются чёрные дыры. Вращающаяся дыра затягивает пространство вокруг себя в воронкообразное завихрение (рис.). Подобно воздуху в воронке смерча, ближе к центру чёрной дыры пространство завихряется быстрее, а по мере удаления от дыры – медленнее. Всё, что падает к горизонту дыры, затягивается в пространственный вихрь и кружится там до полного поглощения. Как-либо защититься от этого вихревого движения, находясь вблизи горизонта, невозможно. И обратно, из вакуума может вихрь развернуть целую вселенную…
В конце 1980-х проблема «раскачки» вакуумных флуктуаций заинтересовала многих ученых. Ее теоретический анализ показал, что вакуум способен рождать реальные фотоны не только около материальных тел, обладающих субсветовой скоростью, но и вблизи материалов, быстро изменяющих свои электрические или магнитные свойства. Такое превращение виртуальных вакуумных флуктуаций в реальные кванты назвали динамическим, или нестационарным, эффектом Казимира.
Первыми успеха добились Кристофер Уилсон и его коллеги по Технологическому университету Чалмерса в шведском городе Гетеборге вместе с коллегами из Австралии и Японии. «Овеществление» виртуальных фотонов происходило около волновода из алюминия, подключенного к сверхпроводящему квантовому интерферометру (два джозефсоновских туннельных перехода, параллельно соединенных в замкнутый контур). Экспериментаторы изменяли индуктивность этого контура, пропуская через него магнитный поток, осциллирующий с частотой порядка 11 ГГц. Колебания индуктивности сказывались на электрической длине волновода, которая осциллировала с вполне релятивистской скоростью (около четверти скорости распространения электромагнитных волн в волноводе, которая примерно равнялась 40% скорости света в вакууме). Волновод, как и ожидалось, излучал фотоны, извлеченные из вакуумных флуктуаций. Спектр этого излучения соответствовал теоретическим предсказаниям. Однако использовать эту установку для получения энергии из вакуума было невозможно: энергия полученного излучения оказалась меньше энергии, которую приходится закачивать в прибор. Т.е. проблема получения неограниченной энергии из вакуума перешла в практические вопросы, во-первых, конструирования «насоса вихревой вытяжки частиц из вакуума путём резонансного лазерного облучения микрообласти  в вакууме», во-вторых, передачи информации путём вихревого закручивания полевых частиц (в том числе через вакуум), в-третьих, создания новых видов оружия и освоения космоса, в-четвёртых, телепортации и использования эффектов дальнодействия.
Впервые в 2013 г. лучи "закрученного" света использовались для передачи данных через оптическое волокно. Группе исследователей из Бостонского университета и университета Южной Калифорнии удалось реализовать передачу данных со скоростью 1.6 терабита в секунду через оптоволоконный кабель длиной в один километр. Эта же самая группа ученых, используя метод "закручивания" света, получила скорость передачи данных на открытом воздухе в 2.56 терабита в секунду.
Под термином "закручивание" подразумевается то, что фотоны света обладают квантовой характеристикой, называемой орбитальным угловым моментом (orbital angular momentum, OAM). У фотонов, обладающих таким моментом, электрическое и магнитное поле закручено , а не колеблется в одной плоскости и направлении, как у традиционной электромагнитной волны. Теоретически фотоны могут иметь  неограниченное количество значений орбитального углового момента, и через единственное оптическое волокно может одновременно проходить множество лучей света, различающегося значением углового момента фотонов. Эта особенность и используется для передачи большого количества данных через единственный оптоволоконный кабель.
Технологии "закручивания" работают не только с электромагнитными волнами оптического диапазона. Исследователям из Италии и Швеции удалось использовать подобную технологию применительно к радиоволнам, реализовав передачу информации с помощью "закрученных" радиоволн на расстояние, превышающее 400 метров.
До последнего времени использовать технологию "закрученного" света в оптическом волокне было попросту невозможно из-за преломления и искажения света в его среде. Но, новый тип оптического волокна, разработанный Сиддхартом Рамачандраном (Siddharth Ramachandran), профессором из Бостонского университета, позволяет передавать без искажений лучи "закрученного" света на достаточно большие расстояния.