12-летний мальчик создал Луч смерти

Столетиями физики ломали голову, как с помощью солнечных лучей и зеркал Архимед создал "луч смерти"?

Фото: Shutterstock.

В 212 году до нашей эры римляне – с моря - осаждали греческий город Сиракузы. Математик и инженер Архимед с помощью зеркал собрал солнечные лучи и сжег деревянные корабли римлян. Столетиями считалось, что это легенда, но 12-летний канадец Бренден Шенер взял, и повторил. Его работа удостоилась уже трех престижных международных премий для самодеятельных ученых. Но как ему это удалось, и удалось ли?

ГОРЯЩИЕ КОРАБЛИ

Столетиями физики ломали голову, а не обманули ли нас историки. Например, великий ученый XVII веке Рене Декарт – не верил.

Если Архимед применял вогнутые зеркала, как он поймал фокус света? Корабль ведь на месте не стоит. Да и под фокус конкретного зеркала подставлять свой бок не обязан. Если зеркала были плоские, что тоже возможно, откуда Архимед взял столько зеркал?

В те времена зеркала изготавливали, полируя до блеска цветной металл. Они слабо отражали свет, технология была муторной, зеркала – дорогими и маленькими.

Описания чуда нет в работах самого Архимеда, об этом пишут историки, жившие столетиями после. Причем некоторые уверяют, что применялись линзы, а это вообще невероятно.

НЕДЕТСКИЙ ОПЫТ

Бренден Шенер не выглядит «ботаником». В каждом классе найдется такой: веселый и разбитной, шутки-прибаутки, хобби – компьютерные игры, ничего примечательного. И надо же.

Шенер решил не теоретизировать, а построить макет. Он взял мощные (50-100 ватт) светодиодные настольные лампы, и вогнутые зеркала. Хотя лампа – не Солнце, температура на листе картона (он изображал корабль) быстро росла с добавлением числа зеркал.

В итоге Шенер ничего не поджег, но, как я понял, и не собирался: подростковый эксперимент, дескать, должен быть безопасным. Но он фиксировал температуру, составил график, провел расчеты, и пришел к выводу, что историки не врут.

И только? Если честно, я бы не стал сыпать на ребенка золотые медали одну за другой. Но специалисты оценили общий уровень эксперимента. Уровень высокий, и это не детский проект.

Парнишка показал, что работает с датчиками, с математическими моделями, с научной литературой, и вообще понимает, что к чему. Из него определенно может получиться серьезный ученый.

Может, конечно, батя помогал. Я не нашел ни единого упоминания о его семье, и это несколько странно. А может, и сам – в соцсетях его прозвали «гением». Не загордился бы.

ЧТО ЭТО ДОКАЗЫВАЕТ

Это доказывает, что вогнутые зеркала могут поджигать. Но мы знаем это и так. Еще в XIX веке один химик в фокусе такого зеркала сжег алмаз. Сегодня вогнутые зеркала широко применяются для получения экстремальных температур. Они работают в солнечных тепловых станциях.

Проблем тут две: у Архимеда, скорее всего, не было вогнутых зеркал. В некоторых вариантах легенды, впрочем, упоминаются тыльные стороны щитов воинов.

Допустим, так, но, как уже говорилось, надо ловить фокус. У Шенера все на столе аккуратно стояло. Реальные корабли плавали, и неизвестно, с какой стороны относительно Солнца двигались.

Плоские зеркала – более жизненный вариант. Опять же, иные легенды уверяют, что все женщины вышли на городские стены и направили на флагманский корабль по команде свои косметические зеркальца. В точке, где сходятся лучи таких зеркалец, может быть очень жарко.

В 1973 году грек Иоаннис Саккас взял 70 зеркал размерами метр на полтора, и зажег фанерный «корабль» с расстояния 50 метров. Макет был заботливо просмолен и хорошо заполыхал. В 2005-м студенты из Массачусетса отыскали 127 небольших (30 см) зеркалец, и за 10 минут добились пламени на макете корабля с 30 метров. Наконец, команда «Разрушители легенд» дважды (2006 и 2010-м) пыталась зажечь лодку со ста метров, но все провалилось.

Вердикт: в принципе такое возможно, но зеркал надо много, корабль должен застрять на месте, Солнце палить вовсю.

Скорее всего, дело было так. В ранее византийское время появился «греческий огонь», зажигательная смесь на основе нефти. Технология хранилась в секрете. Гадая, в чем она заключается, эрудиты вспомнили, что Архимед был оптиком, и придумали все это на ровном месте.

ГИПЕРБОЛОИДЫ И ЛАЗЕРЫ

Но легенда оказала огромное влияние на развитие науки. В XVI-XVIII веках ученые, пытаясь дать своим королям супероружие, в деталях изучили свойства разных зеркал.

Для фокусирования луча вдаль нужна не сферическая, а гиперболическая поверхность. Именно на этом принципе основан «гиперболоид инженера Гарина», расписанный в романе Алексея Толстого. Но гиперболоид не сфокусирует солнечный свет. Источник света должен быть сам в фокусе гиперболы. Как ты сунешь в фокус само Солнце? А лампы не дадут нужного жара.

Реальные «зажигающие лучи» появились только в ХХ веке с изобретением лазеров. Лазеры излучают монохроматический, то есть одноцветный, а, главное, когерентный свет, то есть пучок, выровненный по фазе. Из-за этого лазерный луч (почти) не расходится. Если сделать мощный лазер, он донесет до нужной точки энергию без потерь. Так, лазер, освещающий Луну, дает на ее поверхности пятно размером всего в несколько десятков метров.

И все-таки боевые лазеры пока из области фантастики, хотя и близкой. Нужно таскать с собой серьезные источники энергии, а в бою это не всегда с руки.

Так или иначе, выдумка византийских интеллектуалов дала толчок науке. Надеемся, легенда подтолкнула и Брендена Шенера к тому, чтобы стать ученым.