"Štitovi gore!" - ovo je prvi red koji u beskrajnoj seriji "Zvjezdane staze" daje oštar glas kapetana Kirka svojoj posadi; poslušna nalogu, posada se okreće na silnim poljima osmišljenim za zaštitu svemirskog broda "Enterprise" od neprijateljske vatre.
U pripovijesti Zvjezdane staze polja sile su toliko bitna da njihovo stanje može odrediti ishod bitke. Čim se energija polja sile potroši, a Enterpriseov trup počne primati udarce, što dalje, to se više razbija; na kraju poraz postaje neizbježan.
Pa, što je zaštitno polje sile? U znanstvenoj fantastici to je varljivo jednostavna stvar: tanka, nevidljiva, a opet neprobojna barijera koja s jednakom lakoćom može reflektirati laserske zrake i rakete. Na prvi pogled, silno polje djeluje tako jednostavno da je stvaranje - i uskoro - bojnog štita na temelju njega neizbježno. Tako da očekujete da neće danas ili sutra neki poduzetni izumitelj objaviti da je uspio dobiti zaštitno polje sile. Ali istina je mnogo složenija.
Poput Edisonove žarulje, koja je radikalno promijenila modernu civilizaciju, polje sile može duboko utjecati na sve aspekte našeg života bez iznimke. Vojska bi upotrijebila silu da postane neranjiva, stvarajući neprobojni štit od neprijateljskih raketa i metaka na svojoj osnovi. U teoriji, mostovi, velike autoceste i ceste mogli bi se stvoriti jednim pritiskom na tipku. Čitavi bi gradovi izronili u pustinju, kao da ih je čarolijom; sve u njima, sve do nebodera, bilo bi izgrađeno isključivo iz polja sile. Kupole polja nad gradovima omogućile bi njihovim stanovnicima proizvoljnu kontrolu vremenskih prilika - olujnih vjetrova, snježnih oluja, tornada. Pod sigurnim nadstrešnicom polja sile gradovi bi se mogli graditi čak i na dnu oceana. Staklo, čelik i beton mogu se u potpunosti napustiti,zamjena svih građevinskih materijala s poljima sile.
No, začudo, ispada da je polje sile jedan od onih fenomena koje je izuzetno teško reproducirati u laboratoriju. Neki fizičari čak vjeruju da se to uopće ne može učiniti bez promjene njegovih svojstava.
Michael Faraday
Koncept fizičkog polja potječe iz radova velikog britanskog znanstvenika 19. stoljeća. Michael Faraday.
Promotivni video:
Faradayevi roditelji pripadali su radničkoj klasi (otac mu je bio kovač). On je sam početkom 1800-ih. bio je šegrt za uvezivanje knjiga i iznio prilično jadno postojanje. No, mladi Faraday bio je fasciniran nedavnim divovskim probojem u znanosti - otkrićem tajanstvenih svojstava dviju novih sila, električne energije i magnetizma. S nestrpljenjem je proždirao sve dostupne informacije o tim pitanjima i pohađao predavanja profesora Humphreyja Davyja s Kraljevskog instituta u Londonu.
Profesor Davy jednom je ozbiljno ozlijedio oči tijekom neuspjelog kemijskog eksperimenta; trebala je sekretarica i on je Faradayja odveo na tu poziciju. Postupno, mladić je stekao povjerenje znanstvenika u Kraljevsku ustanovu i bio je u mogućnosti provesti vlastite važne eksperimente, iako je često morao trpjeti odbacivan stav. Tijekom godina, profesor Davy postajao je sve više ljubomoran na uspjehe svog nadarenog mladog asistenta, koji se u eksperimentalnim krugovima u početku smatrao zvijezdom u usponu, a s vremenom je pomračio slavu samog Davyja. Tek nakon Davyjeve smrti 1829. godine, Faraday je dobio znanstvenu slobodu i napravio čitav niz nevjerojatnih otkrića. Njihov rezultat je stvaranje električnih generatora koji su dali energiju cijelim gradovima i promijenili tijek svjetske civilizacije.
Ključno za Faradayeva najveća otkrića bila su sila, ili fizička, polja. Ako oplate od željeza stavite na magnet i protresete, ispada da se oblozi uklapaju u uzorak koji podsjeća na paučinu i zauzima sav prostor oko magneta. "Nitne mreže" su Faradayeve sile. Oni jasno pokazuju kako su električna i magnetska polja raspoređena u prostoru. Na primjer, ako grafički prikažete Zemljino magnetsko polje, ustanovit ćete da crte potječu odnekud negdje u području Sjevernog pola, a zatim se vratite i ponovo ulazite u zemlju u području Južnog pola. Slično tome, ako tijekom grmljavinske oluje prikažete crte sile električnog polja munje, ispada da se konvergiraju na vrhu munje.
Prazan prostor za Faradaya uopće nije bio prazan; bila je ispunjena linijama sile koje su mogle pokrenuti udaljene predmete.
(Faradayeva siromašna mladost spriječila ga je da dobije formalno obrazovanje, a on je imao malo znanja o matematici; kao rezultat toga, njegove su bilježnice bile ispunjene ne jednadžbama i formulama, već ručno crtanim dijagramima linija polja. Ironično je da je zbog nedostatka matematičke nastave stvorio sjajne dijagrame linije sile koje se danas mogu vidjeti u bilo kojem udžbeniku fizike. Fizička slika u znanosti je često važnija od matematičkog aparata koji se koristi za opisivanje.)
Povjesničari su iznijeli mnoge pretpostavke o tome što je točno dovelo Faradaya do otkrića fizičkih polja - jednog od najvažnijih koncepata u povijesti svih svjetskih znanosti. U stvari, sva moderna fizika, bez izuzetka, napisana je jezikom polja Faradaya. Faraday je 1831. godine napravio ključno otkriće na polju fizičkih polja koja su zauvijek promijenila našu civilizaciju. Jednog dana, dok je nosio magnet - dječju igračku - preko žičanog okvira, primijetio je da se u njemu stvara električna struja, iako ga magnet nije dodirivao. To je značilo da bi nevidljivo polje magneta moglo natjerati elektrone da se kreću u daljini, stvarajući struju.
Faradayeva polja sile koja su se do ovog trenutka smatrala beskorisnim slikama, plodom prazne fantazije, pokazala su se stvarnom materijalnom silom koja može kretati predmete i stvarati energiju. Danas možemo sa sigurnošću reći da izvor svjetlosti koji koristite za čitanje ove stranice pokreće Faradayeva otkrića u elektromagnetizmu. Okretajući magnet stvara polje koje gura elektrone u vodiču i tjera ih da se kreću, stvarajući električnu struju koja se tada može koristiti za napajanje žarulje. Generatori električne energije temelje se na ovom principu, osiguravajući energiju gradovima širom svijeta. Na primjer, mlaz vode koji pada s brane uzrokuje da se ogromni magnet u turbini okreće; magnet gura elektrone u žici, tvoreći električnu struju; struja zauzvrat,struje visokonaponskim žicama do naših domova.
Drugim riječima, polja sile Michaela Faradaya su same sile koje pokreću modernu civilizaciju, sve njezine manifestacije - od električnih lokomotiva do najnovijih računalnih sustava, interneta i džepnih računala.
Stoljeće i pol Faradayeva fizička polja nadahnula su daljnja istraživanja fizičara. Einstein je, na primjer, bio tako snažno pod utjecajem da je svoju teoriju gravitacije formulirao jezikom fizičkih polja. Faradayeva djela ostavila su snažan dojam i na mene. Prije nekoliko godina uspješno sam formulirao teoriju struna u smislu Faradayevih fizičkih polja, postavljajući tako temelje teoriji polja struna. U fizici, reći o nekome za koga misli da ima snagu, znači toj osobi dati ozbiljan kompliment.
Četiri temeljne interakcije
Jedno od najvećih dostignuća fizike u posljednja dva tisućljeća bilo je identificiranje i definiranje četiri vrste interakcija koje vladaju svemirom. Svi oni mogu se opisati jezikom polja kojima Faraday dugujemo. Nažalost, međutim, niti jedna od četiri vrste nema sva svojstva polja sile opisana u većini knjiga o znanstvenoj fantastici. Nabrojimo ove vrste interakcije.
1. gravitacija. Tiha snaga koja čuva naše noge od napuštanja potpore. Ne dopušta da se Zemlja i zvijezde raspadaju, pomaže u očuvanju integriteta Sunčevog sustava i Galaksije. Bez gravitacije planeta bi nas izbacila sa Zemlje i svemira brzinom od 1000 milja na sat. Problem je u tome što su svojstva gravitacije upravo suprotna svojstvima polja fantastičnih sila. Gravitacija je sila privlačnosti, a ne odbojnost; izuzetno je slab - naravno, naravno; djeluje na ogromnim, astronomskim udaljenostima. Drugim riječima, gotovo je suprotnost ravnoj, tankoj neprobojnoj barijeri koja se može naći u gotovo svakom znanstvenofantastičnom romanu ili filmu. Na primjer, pero do poda privlači čitav planet - Zemlju,ali lako možemo svladati gravitaciju Zemlje i jednim prstom podići pero. Udarac jednog našeg prsta može nadvladati gravitaciju čitavog planeta, koji teži više od šest trilijuna kilograma.
2. Elektromagnetizam (EM). Moć koja osvjetljava naše gradove. Laseri, radio, televizija, moderna elektronika, računala, internet, električna energija, magnetizam sve su posljedice manifestacije elektromagnetske interakcije. To je možda najkorisnija sila koju je čovječanstvo uspjelo iskoristiti tijekom svoje povijesti. Za razliku od gravitacije, može djelovati i na privlačenje i odbijanje. Međutim, nije pogodno za ulogu sile sile iz više razloga. Prvo, ona se može lako neutralizirati. Na primjer, plastika ili bilo koji drugi neprevodni materijal lako mogu probiti snažno električno ili magnetsko polje. Komad plastike bačen u magnetsko polje slobodno će proletjeti kroz njega. Drugo, elektromagnetizam djeluje na velikim daljinama, nije ga lako koncentrirati u ravninu. Zakone EM interakcije opisuju jednadžbe Jamesa Clerka Maxwella, a čini se da polja sile nisu rješenje tih jednadžbi.
3 i 4. Jake i slabe nuklearne interakcije. Slaba interakcija je sila radioaktivnog raspada, ona koja zagrijava radioaktivnu jezgru Zemlje. Ta snaga stoji iza erupcija vulkana, potresa i naleta kontinentalne ploče. Jaka interakcija ne dopušta da se jezgre atoma raspadaju; on daje energiju suncu i zvijezdama i odgovoran je za osvjetljavanje svemira. Problem je što nuklearna interakcija djeluje samo na vrlo malim udaljenostima, uglavnom unutar atomskog jezgra. Toliko je povezana sa svojstvima same jezgre da je izuzetno teško kontrolirati je. Trenutno znamo samo dva načina utjecaja na ovu interakciju: možemo razbiti subatomsku česticu na komade u akceleratoru ili detonirati atomsku bombu.
Iako zaštitna polja znanstvene fantastike ne poštuju poznate zakone fizike, postoje rupe koje će vjerojatno omogućiti stvaranje polja sile u budućnosti. Prvo, postoji možda peta vrsta temeljne interakcije koju još nitko nije mogao vidjeti u laboratoriju. Može se ispostaviti, na primjer, da ta interakcija djeluje samo na udaljenosti od nekoliko centimetara od noge - a ne na astronomskim udaljenostima. (Istina, prvi pokušaji otkrivanja pete vrste interakcija dali su negativne rezultate.)
Drugo, možda ćemo moći dobiti plazmu koja oponaša neka svojstva polja sile. Plazma je "četvrto stanje materije". Prva tri, koja su nam poznata, stanja materije su kruta, tekuća i plinovita; ipak, najčešći oblik materije u svemiru je plazma: plin sastavljen od ioniziranih atoma. Atomi u plazmi nisu međusobno povezani i lišeni su elektrona, i stoga imaju električni naboj. Mogu se lako kontrolirati pomoću električnog i magnetskog polja.
Vidljiva tvar svemira postoji najvećim dijelom u obliku različitih vrsta plazme; od njega nastaju sunce, zvijezde i međuzvjezdani plin. U običnom životu gotovo nikada ne susrećemo plazmu, jer je na Zemlji taj fenomen rijedak; ipak, može se vidjeti plazma. Sve što trebate je pogledati u munje, sunce ili plazma TV ekran.
Plazma prozori
Kao što je gore spomenuto, ako se plin zagrijava na dovoljno visoku temperaturu i na taj način se dobije plazma, tada će se pomoću magnetskog i električnog polja moći zadržati i oblikovati. Na primjer, plazma može biti u obliku lima ili prozorskog stakla. Štoviše, takav se "plazma prozor" može koristiti kao podjela između vakuuma i običnog zraka. U principu, na taj bi se način moglo zadržati zrak unutar svemirskog broda, sprječavajući ga da istječe u svemir; plazma u ovom slučaju tvori prikladnu prozirnu ljusku, granicu između otvorenog prostora i broda.
U Star Trek-u se polje sile djelomično koristi za izoliranje odjeljka u kojem se nalazi mali svemirski šatl i odakle počinje iz svemira. I nije samo pametan trik uštedjeti novac na ukrasima; takav transparentni nevidljivi film može se stvoriti.
Plazma prozor izumio je 1995. godine fizičar Eddie Gershkovich u Brookhaven National Laboratory (Long Island, New York). Ovaj je uređaj razvijen u postupku rješavanja drugog problema - problema zavarivanja metala pomoću elektronske zrake. Acetilenska baklja zavarivača rastvara metal strujom vrućeg plina, a zatim spaja komade metala zajedno. Poznato je da je elektronska zraka sposobna zavarivati metale brže, čistije i jeftinije od konvencionalnih metoda zavarivanja. Glavni problem metode elektronskog zavarivanja je taj što se mora izvesti u vakuumu. Ovaj je zahtjev vrlo nezgodan, jer znači izgradnju vakuumske komore - možda veličine čitave sobe.
Da bi riješio taj problem, dr. Gerškovič izumio je plazma prozor. Ovaj je uređaj visok samo 3 metra i promjera 1 stopa; zagrijava plin na temperaturu od 6500 ° C i tako nastaje plazma koja odmah pada u zamku električnog i magnetskog polja. Čestice plazme, poput čestica bilo kojeg plina, vrše pritisak koji sprečava prodor zraka i punjenje vakuumske komore. (Kada se koristi u plazma prozoru, argon emitira plavkast sjaj, baš kao i polje sile u Star Trek.)
Plazma prozor će očito naći široku primjenu u svemirskoj industriji i industriji. Čak i u industriji, mikrostručenje i suho jetkanje često zahtijevaju vakuum, ali to se može koristiti u proizvodnom procesu vrlo skupo. Ali sada, s izumom plazma prozora, držanje vakuuma pritiskom na gumb postat će lako i jeftino.
No može li se plazma prozor koristiti kao neprobojni štit? Hoće li se zaštititi od topovske pucnje? Može se zamisliti pojava plazma prozora u budućnosti s mnogo većom energijom i temperaturom, dovoljnom za isparavanje predmeta koji u nju padaju. Ali za stvaranje realnijeg polja sile s karakteristikama poznatim iz znanstvene fantastike bit će potrebna višeslojna kombinacija nekoliko tehnologija. Svaki sloj možda nije dovoljno jak da zaustavi topovsku kuglu, ali zajedno može biti dovoljno nekoliko slojeva.
Pokušajmo zamisliti strukturu takvog polja sile. Vanjski sloj, poput prozračnog plazma prozora, zagrijava se na temperaturu dovoljnu za isparavanje metala. Drugi sloj mogao bi biti zavjesa visokoenergetskih laserskih zraka. Takva zavjesa od tisuća presijecanih laserskih zraka stvorila bi prostornu mrežu koja bi zagrijavala predmete koji prolaze kroz nju i učinkovito ih isparavala. O laserima ćemo govoriti više u sljedećem poglavlju.
Dalje, iza laserske zavjese, može se zamisliti prostorna rešetka „ugljikovih nanocjevčica“- sićušnih cijevi pojedinačnih ugljikovih atoma sa zidovima debljine jednog atoma. Dakle, cijevi su mnogostruko jače od čelika. Najduža svjetska ugljikova nanocjevčica trenutno je dugačka samo oko 15 mm, ali već možemo predvidjeti dan kada ćemo moći stvoriti ugljikove nanocjevčice proizvoljne duljine. Pretpostavimo da se iz ugljikovih nanocjevčica može tkati prostorna mreža; u ovom slučaju dobivamo izuzetno izdržljiv ekran koji može odražavati većinu objekata. Ovaj će zaslon biti nevidljiv jer je svaka pojedinačna nanocjevčica u debljini usporediva s atomom, ali prostorna mreža ugljikovih nanocijevi će po snazi nadmašiti bilo koji drugi materijal.
Dakle, imamo razloga pretpostaviti da kombinacija plazma prozora, laserske zavjese i zaslona s ugljikovim nanocijevima može poslužiti kao osnova za stvaranje gotovo neprobojne nevidljive stijenke.
Ali čak ni takav višeslojni štit neće pokazati sva svojstva koja znanstvena fantastika pripisuje polju sila. Dakle, bit će proziran, što znači da neće moći zaustaviti lasersku zraku. U borbi s laserskim topovima naši višeslojni štitnici bit će beskorisni.
Da bi se zaustavio laserski zrak, štit mora, osim gore navedenog, imati i snažno izraženo svojstvo "fotokromatske" ili promjenjive prozirnosti. Trenutno se materijali s takvim karakteristikama koriste u proizvodnji sunčanih naočala koja mogu potamniti ako su izložena UV zračenju. Promjenjiva transparentnost materijala postiže se upotrebom molekula koje mogu postojati u najmanje dva stanja. U jednom stanju molekula takav je materijal proziran. No, pod utjecajem UV zračenja, molekule se odmah mijenjaju u drugo stanje i materijal gubi svoju prozirnost.
Možda ćemo jednog dana moći upotrijebiti nanotehnologiju da dobijemo tvar snažnu poput ugljikovih nanocjevčica i može promijeniti svoja optička svojstva kada je izložena laserskom snopu. Štit napravljen od takve tvari moći će zaustaviti ne samo protok čestica ili topovskih granata, već i laserski udar. Trenutno, međutim, ne postoje materijali s promjenjivom transparentnošću koji bi mogli zaustaviti laserski zrak.
Magnetska levitacija
U znanstvenoj fantastici polja sile služe još jednoj funkciji, osim što odbijaju pogotke iz zračnog oružja, naime, služe kao potpora koja vam omogućuje da prevladate silu gravitacije. Povratak u budućnost Michael Fox vozi hoverboard ili plutajuću dasku; ta stvar nalikuje poznatoj skejtbordu u svemu, samo što "jaše" kroz zrak, iznad površine zemlje. Zakoni fizike, kakvi ih danas poznajemo, ne dopuštaju primjenu takvog antigravitacijskog uređaja (kao što ćemo vidjeti u 10. poglavlju). Ali možete zamisliti u budućnosti stvaranje drugih uređaja - plutajuće ploče i plutajući automobili na magnetskom jastuku; Ovi strojevi će nam omogućiti lako podizanje i držanje velikih predmeta. Ubuduće, ako "suprovodljivost sobne temperature" postane pristupačna stvarnost,osoba će moći podići predmete u zrak koristeći mogućnosti magnetskog polja.
Ako sjeverni pol stalnog magneta dovedemo do sjevernog pola drugog istog magneta, magneti će se odbijati. (Ako jedan magnet preokrenemo i dovedemo svojim južnim polom na sjeverni pol drugog, privući ćemo dva magneta.) Isti princip - da se isti polovi magneta odbijaju - može se koristiti za podizanje ogromnih utega s zemlje. Tehnički napredni vlakovi s magnetskim ovjesom već se grade u nekoliko zemalja. Takvi vlakovi ne prelaze duž pruga, već preko njih na minimalnoj udaljenosti; obični magneti ih drže u težini. Čini se da vlakovi lebde u zraku i mogu dostići rekordne brzine zahvaljujući nuli trenja.
Prvi svjetski komercijalni automatizirani transportni sustav s magnetskom suspenzijom predstavljen je 1984. godine u britanskom gradu Birminghamu. Povezao je terminal međunarodne zračne luke i obližnju željezničku stanicu. Vlakovi s magnetskom levitacijom također rade u Njemačkoj, Japanu i Koreji, iako većina nije dizajnirana za velike brzine. Prvi brzi komercijalni vlak s magnetskom levitacijom počeo je prometovati na dionici pruge u Šangaju; ovaj vlak kreće se autocestom brzinom do 431 km / h. Japanski vlak maglev u prefekturi Yamanashi ubrzao je brzinu od 581 km / h - odnosno kretao se mnogo brže od konvencionalnih vlakova na kotačima.
Ali magnetično suspendirani uređaji su izuzetno skupi. Jedan od načina za povećanje njihove učinkovitosti je upotreba supravodiča, koji kada se ohlade na temperature blizu apsolutne nule, potpuno gube električni otpor. Fenomen superprevodljivosti otkrio je 1911. Heike Kamerling-Onnes. Njegova je suština bila da neke tvari, kada se ohlade na temperaturu ispod 20 K (20 ° iznad apsolutne nule), izgube sav električni otpor. U pravilu, kada se metal hladi, njegov se električni otpor postupno smanjuje. {Činjenica je da nasumične vibracije atoma ometaju usmjereno kretanje elektrona u vodiču. Kako se temperatura smanjuje, opseg slučajnih fluktuacija opada, a električna energija ima manji otpor.) Ali Kamerling-Onnes je, na vlastito čuđenje, otkrioda otpor nekih materijala na određenoj kritičnoj temperaturi naglo padne na nulu.
Fizičari su odmah shvatili važnost ovog rezultata. Na dalekovodima se gube značajne količine električne energije. No, ako se otpor može otkloniti, električna energija mogla bi se prenositi bilo gdje gotovo ništa. Općenito, električna struja pobuđena u zatvorenom krugu mogla je cirkulirati u njoj bez gubitka energije milijunima godina. Štoviše, iz tih izvanrednih struja ne bi bilo teško stvoriti magnete nevjerojatne snage. A s takvim magnetima bilo bi moguće podići ogromne terete bez napora.
Unatoč divnim mogućnostima supravodiča, njihova je upotreba vrlo teška. Vrlo je skupo držati velike magnete u spremnicima izrazito hladnih tekućina. Zadržavanje tekućine hladno zahtijeva ogromne hladne tvornice koje bi povećale troškove superprevodnih magneta do visine neba i učinile ih neisplativim.
Ali jednog dana fizičari će možda moći stvoriti tvar koja zadržava supravodljiva svojstva čak i kada se zagrije na sobnu temperaturu. Superprovodljivost na sobnoj temperaturi je sveti gral fizičara čvrstog stanja. Proizvodnja takvih tvari vjerojatno će biti početak druge industrijske revolucije. Snažna magnetska polja koja drže obustavljene automobile i vlakove postat će toliko jeftina da čak i „glisirajući automobili“mogu biti ekonomski održivi. Vrlo je moguće da će izumom superprevodnika koji svoja svojstva zadržavaju na sobnoj temperaturi fantastični leteći strojevi koje vidimo u filmovima „Povratak u budućnost“, „Izvještaj manjine“i „Ratovi zvijezda“postati stvarnost.
U principu, sasvim je zamislivo da će osoba moći staviti poseban pojas izrađen od supravodljivih magneta, koji će mu omogućiti da slobodno lebdi iznad zemlje. S takvim se remenjem moglo letjeti zrakom, poput Supermana. Općenito, suprovodljivost sobne temperature toliko je izvanredan fenomen da su izum i uporaba takvih supravodiča opisani u mnogim romanima znanstvene fantastike (poput serijala romana o svijetu zvona, koje je stvorio Larry Niven 1970.).
Desetljećima su fizičari neuspješno tražili tvari koje bi imale superprovodljivost na sobnoj temperaturi. Bio je to mučan, dosadan proces - tražili smo ga pokušajem i pogreškama, testirali smo jedan materijal za drugim. No, 1986. godine otkrivena je nova klasa tvari koje su nazvane "visokotemperaturni superprevodnici"; ove tvari stekle su supravodljivost pri temperaturama reda 90 ° iznad apsolutne nule ili 90 K. Ovo otkriće postalo je stvarna senzacija u svijetu fizike. Čini se da se zračni otvor otvorio. Mjesec za mjesecem, fizičari su se međusobno nadmetali kako bi postavili novi svjetski rekord u superprevodljivosti. Neko se vrijeme činilo da će se supravodljivost sobne temperature uskoro pojaviti sa stranica znanstvenofantastičnih romana i postati stvarnost. No, nakon nekoliko godina naglog razvoja, istraživanja na području visokotemperaturnih supervodiča počela su usporavati.
Trenutno svjetski rekord u visokotemperaturnim superprevodnicima pripada tvar koja je složen oksid bakra, kalcija, barija, talija i žive koji postaje supravodljiv pri 138 K (-135 ° C). Ova relativno visoka temperatura je još uvijek vrlo daleko od sobne temperature. Ali to je također važna prekretnica. Dušik postaje tečan pri 77 K, a tekući dušik košta približno isto kao i obično mlijeko. Stoga se za hlađenje visokotemperaturnih supravodiča može koristiti obični tekući dušik, jeftin je. (Naravno, superprovodnici koji ostanu tako na sobnoj temperaturi uopće ne zahtijevaju hlađenje.)
Još jedna stvar je neugodna. Trenutno ne postoji teorija koja bi objasnila svojstva visokotemperaturnih supravodiča. Štoviše, poduzetni fizičar koji će moći objasniti kako rade dobit će Nobelovu nagradu. (U poznatim visokotemperaturnim superprevodnicima, atomi su organizirani u različite slojeve. Mnogi fizičari sugeriraju da slojevitost keramičkog materijala omogućava da se elektroni slobodno kreću unutar svakog sloja, stvarajući tako superprovodljivost. No, kako se i zašto se to događa još je tajna.)
Nedostatak znanja tjera fizičare da pokušaju nove super-provodnike visoke temperature staromodnim putem, pokušajem i pogreškama. To znači da se zloglasna supravodljivost sobne temperature može otkriti bilo kada, sutra, za godinu dana, ili nikad uopće. Nitko ne zna kada će se naći tvar s takvim svojstvima i hoće li je uopće pronaći.
Ali ako se superprevodnici otkriju na sobnoj temperaturi, njihovo otkriće vjerojatno će stvoriti ogroman val novih izuma i komercijalne primjene. Magnetska polja milijun puta jača od zemljinog magnetskog polja (što je 0,5 gausa) mogu postati uobičajena.
Jedno od svojstava svojstveno svim superprevodnicima naziva se Meissnerov efekt. Ako magnet postavite iznad supravodiča, magnet će lebdjeti u zraku, kao da ga podržava neka nevidljiva sila. [Razlog Meissnerovog efekta je taj što magnet ima svojstvo stvaranja vlastite "zrcalne slike" unutar supravodiča, tako da se pravi magnet i njegov odraz počinju odbijati jedan o drugome. Još jedno grafičko objašnjenje ovog efekta je da je superprovodnik neprobojan za magnetsko polje. Ona nekako istiskuje magnetsko polje. Stoga, ako magnet postavite iznad supravodiča, pri dodiru s supravodičem će se sile sile magneta iskriviti. Ove linije sile magnet će gurnuti prema gore, uzrokujući mu levitaciju.)
Ako čovječanstvo dobije priliku koristiti Meissnerov efekt, tada se može zamisliti autocesta budućnosti premazom takve posebne keramike. Zatim uz pomoć magneta postavljenih na naš pojas ili na dnu automobila možemo magično lebdjeti po cesti i juriti prema našem odredištu bez ikakvog trenja ili gubitka energije.
Meissnerov efekt djeluje samo s magnetskim materijalima poput metala, ali superprevodni magneti mogu se koristiti i za levitaciju nemagnetnih materijala poznatih kao paramagneti ili dijamagneti. Te tvari same po sebi nisu magnetske; stječu ih samo u prisutnosti i pod utjecajem vanjskog magnetskog polja. Paramagnete privlači vanjski magnet, diamagneti se odbijaju.
Voda je, na primjer, dijamagnetna. Budući da su sva živa bića sačinjena od vode, i oni mogu levitirati u prisutnosti moćnog magnetskog polja. U polju s magnetskom indukcijom od oko 15 T (30.000 puta snažnijim od Zemljinog magnetskog polja), znanstvenici su već uspjeli natjerati male životinje poput žaba na levitaciju. Ali ako superprovodljivost na sobnoj temperaturi postane stvarnost, bit će moguće podići velike nemagnetske predmete u zrak, koristeći njihove dijamagnetske osobine.
Zaključno, napominjemo da se silna polja u obliku u kojem su obično opisana u fantastičnoj literaturi ne slažu s opisom četiri temeljna međudjelovanja u našem Svemiru. Ali može se pretpostaviti da će osoba moći imitirati mnoga svojstva tih izmišljenih polja koristeći višeslojne štitnike, uključujući plazma prozore, laserske zavjese, ugljikove nanocjevčice i tvari s promjenjivom prozirnošću. Ali u stvarnosti se takav štit može razviti tek za nekoliko desetljeća, ili čak kroz stoljeće. A ako se otkrije supravodljivost na sobnoj temperaturi, čovječanstvo će imati priliku koristiti moćna magnetska polja; možda će uz njihovu pomoć biti moguće podići automobile i vlakove u zrak, kao što to vidimo u filmovima znanstvene fantastike.
Uzimajući sve to u obzir, klasificirao bih polja sile kao klase I nemogućnosti, odnosno definirao ih je kao nešto nemoguće za današnje tehnologije, ali implementirano u izmijenjenom obliku u narednom stoljeću ili tako nešto.