В незнании – сила!

В незнании – сила!

ЕСЛИ ВЫ КОГДА-ЛИБО ПЫТАЛИСЬ сделать так, чтобы один магнит парил над другим (а кто не пытался?), то знаете: эта дурацкая штука лишь перевернётся. Теоретическую основу этого сформулировал в 1842 г. преподобный Самуэль Ирншоу, опубликовав свою знаменитую теорему, в которой математически доказал, что подобная магнитная левитация просто невозможна. Поэтому любой экспериментатор, застигнутый коллегами за игрой с магнитами, обречён на осмеяние: «Ха-ха, посмотрите на Фреда — он пытается сбалансировать магниты! Он не слышал про теорему Ирншоу!» Физики могут быть очень жестокими к товарищам по песочнице.

Эй, не гоните картину. Окей, теорема Ирншоу абсолютно верна, но ведь всегда найдётся парочка лазеек, достаточно больших, чтобы в них пролезли всяческие устройства со стабильной магнитной левитацией, включая и то, что сейчас можно купить в магазинах новинок примерно за 30 долларов — левитрон.
Этот вращающийся волчок, парящий над магнитным основанием, была запатентован в 1983 г. жителем Вермонта Роем Хэрригеном. У него было одно значительное преимущество перед всеми учёными: он понятия не имел о теореме Ирншоу. Не зная, что магнитная левитация невозможна, Хэрриген обнаружил, что она на самом деле существует.

ПРАВИЛЬНОЕ ВРАЩЕНИЕ. Магнитная левитация Хэрригена, достигнутая методом проб и ошибок, показывает, что подобные вещи возможны.

Оказалось, что вращение объекта вокруг своей оси не даёт ему перевернуться, создавая островок стабильности способом, который не противоречит теореме Ирншоу, но который физики не могли открыть в течение столетия. (Потратив полчаса на запуск левитрона, я захотел задать трёпку ограниченным физикам. Могу лишь представлять, что должен был чувствовать Хэрриген, когда заставил магнит парить после многолетних попыток).

Другое исключение из теоремы Ирншоу -диамагнетизм. Его теорема распространяется лишь на ферромагнетики, то есть на магниты, имеющие северный и южный полюса. Диамагнетизм — свойство предмета отталкиваться от магнитного поля.

Диамагнетизм свойствен всем веществам, но в разной степени. Если бросить, например, кусок графита на большой магнит, то графит будет парить над ним. В моем офисе некоторые куски парили по полгода. Сверхпроводящий керамический диск так же является диамагнетиком, и парит над магнитом настолько стабильно, что можно покачать его пальцами, а диск всё равно не упадёт. (В 1990-х это было новым и экзотичным, а теперь можно купить набор за 40 долларов.)

Куски графита — не единственные диамагнитные объекты, способные левитировать. Голландские учёные добились левитации водяных капель, лесных орехов, лягушек и даже довольно упитанного хомяка по имени Тиша. Теоретически возможна и левитация человека (наше тело — диамагнетик), хотя практически это ещё не достигнуто.

Почему же никто так долго не замечал возможности магнитной левитации? Всему виною отрицательное мышление.
Работая над научным порталом «Математика», я каждый раз вспоминаю о теореме Ирншоу, когда мне говорят, что что-то невозможно. Куда лучше допустить, что это возможно, и подумать, как этого добиться. Именно так совершаются прорывы в науке.

Как заставить предметы левитировать

ЧТО ВАМ НУЖНО:
Игрушка левитрон или
Сильные неодимовые магниты и пиролитический графит или
Сверхпроводящий керамический диск и жидкий азот.

ДЛЯ ЛЕВИТАЦИИ вращающегося волчка нужно купить игрушку левитрон. Попытки создать собственный прибор могут занять многие годы и привести лишь к разочарованию. Прибор очень чувствителен к малейшим изменениям. Чтобы заставить левитировать диамагнитный графит, нужно использовать самые мощные неодимовые магниты и пиролитический графит.
Левитация сверхпроводящего керамического диска впечатляет, но требуется охладить диск жидким азотом. Все нужные компоненты есть в продаже.

Автор

Запись опубликована 20 Апрель 2013 в разделе Новости