Левитация, или Полёты камней и мегалитов в воздухе
Александра Давид-Неель [35]. Английская путешественница Александра Давид-Неель, книга которой переведена на русский язык, писала, что своими глазами наблюдала, как на высокогорном плато Чанг-Танга один из буддистских монахов, сидя неподвижно с подогнутыми под себя ногами, пролетал десятки метров, касался земли и вновь взмывал в воздух, словно отскакивающий после сильного броска мячик. При этом он находился в трансе, и его взгляд был устремлён вдаль – на «путеводную звезду», видимую в свете дня только ему одному.
М. Кучиньский [35]. «В западной части Индии, на пути из Пуны в Сатару, в деревне Шиапур возведена небольшая мечеть, посвященная суфийскому святому дервишу Куамару Али. Перед входом в нее лежат два округлых гранитных валуна. Тот, что побольше, весит шестьдесят килограммов, поменьше – сорок пять.
Ежедневно в мечеть являются паломники, и всякий раз повторяется одна и та же таинственная церемония поднятия камня.
По какой-то, теперь уже неизвестной причине, ровно одиннадцать человек встают вокруг большого камня, каждый направляет на него указательный палец правой руки, и все вместе громкими и звучными голосами начинают ритмично напевать: «Дервиш Куамар Али…» В какой-то момент камень отрывается от земли, несколько секунд висит в двух метрах над нею, а потом с громким стуком падает на прежнее место. То же повторяют с камнем поменьше – вокруг него встают девять человек.
Теперь в совокупности имеем круг паломников и синхронизированную подачу мысленной энергии камню. Самое время обратиться к эффекту формы, описанному в моей работе «Оружие богов, или как построить НЛО». Но, чтобы не утомлять читателя поиском, приведу эти данные заново. Так вот, с древних времен было замечено, что форма предмета оказывает сильное воздействие на его восприятие. Оказалось, что любой предмет создает вокруг себя «торсионный портрет», представляющий собой статическое (или динамическое) торсионное поле. Относительные значения измеренной торсионной контрастности по В. Шкатову (величина и знак) по отношению к фону (белый лист бумаги) приведены в таблице. Фигуры 5, 7, 8, 9, 10 и 11 создают правые торсионные поля, а 1, 2, 3, 4 – левые.
Еще заметим, что окружность создает максимальное правое поле (наш случай), а равносторонний треугольник – левое. Для пространственных фигур напряженность поля возрастает с увеличением кривизны поверхности. Этим обусловлен и эффект острия. В результате мы имеем в камне вращающееся торсионное поле.
.Но, вернемся к нашей пирамиде. Есть и мнения, что каменные блоки перемещались к верху пирамиды с помощью специальных платформ, выполненных наподобие тем, что использовались для перемещения каменных скульптур. А платформы с грузом уже посредством звука строители могли вводить в состояние левитации.
Д. Дэвидсон [35]. «Исследование древних религий открыло множество поразительных эффектов левитации. Один из наиболее интересных был записан тщательно и компетентно. Доктор Jarl из Швеции во время обучения в Оксфорде познакомился с несколькими студентами из Тибета. Несколько лет спустя, в 1939 году, его друзья попросили его поехать в Тибет, чтобы встретиться с главным ламой. Они достигли высокой степени посвящения в ламаизме, и доктору была оказана честь быть обученным стольким вещам, как ещё никому до него. Однажды его друзья отвели его на луг, окружённый с северо-запада высокими скалами. На высоте около 250 метров в скале было отверстие, похожее на вход в пещеру. Каменная стена с передней части скалы была выстроена тибетскими монахами. Добраться до входа в пещеру можно было только с вершины горы. В 250 метрах от скалы, напротив пещеры, находилась полированная каменная плита с округлым углублением. Каменная глыба размерами 1 х 1 х 1.5 метра была погружена в углубление группой монахов с помощью яков. Монахи с 19 музыкальными инструментами, среди которых было 13 барабанов и 6 труб, построились дугой в 90 градусов с радиусом 63 м вокруг камня. Радиус 63 м измерялся с особой точностью.
Инструменты имели следующие размеры:
8 барабанов диаметром 1 метр и 1.5 метра глубиной, с железной мембраной толщиной 3 миллиметра;
4 барабана были диаметром 70 см и глубиной 1 метр;
1 барабан был диаметром 20 см и глубиной 30 см.
Все трубы были размерами 3.12 метра на 30 см. Все барабаны были открыты с одного конца, укреплены на столбах и направлены на камень. Монахи били в барабаны большими кожаными колотушками. Позади инструментов находился ряд монахов. А наличие барабанов различного размера в совокупности со звуками труб и пением монахов говорит о специальном гармоническом наполнении этого суммарного повторяющегося звукового импульса. А то, что один из камней до подъёма разрушился, свидетельствует о возникновении в левитационном предмете акустического резонанса. Факт, что этот резонанс действительно акустический, находит свое подтверждение и в Библии, где имеется сообщение о разрушении стен Иерихона посредством звука. Но, акустический резонанс возникает на довольно низких частотах – как правило и примерно в пределах 1 кГц. Общий же стиль формирования повторяющегося звукового импульса приводит к одной мысли – это солитон – незатухающая звуковая волна. Причём, в образовании солитона принимали участие как прямая, так и отражённая акустические волны, – недаром в описании опыта упоминается искусственная «каменная стена с передней части скалы», и соблюдение заданной геометрии расстановки инструментов.
Третье – мои расчёты показывают, что большие барабаны имели собственную частоту звучания 35,43 Гц, что соответствует ноте «ре», а их суммарная энергия излучения составляла ~ 85% от общей. Средние и малый барабаны имели частотную настройку ~ 53,16 Гц, что соответствует ноте «ля», а на их долю оставалось 15% энергии. Отсюда: интервал звучания – квинта (чистый консонанс), с коэффициентом соотношения частот – 1,5. Логично предположить, что частота звучания труб тоже была кратна частоте больших барабанов и находилась в дискретном ряду 567 Гц; 1134 Гц; 2267 Гц и т. д.
К. К. Карпов, кандидат военных наук [48]. Ещё до Великой Отечественной войны Германия активно занималась поиском знаний в «наследии предков», в ушедшей цивилизации атлантов. Они много узнали и далеко продвинулись во многих областях техники. Они далеко опередили мир в прорывных технологиях. Это и антигравитационные двигатели для своих «тарелок», и ядерная физика, и первые баллистические ракеты ФАУ, и первые реактивные самолёты. Учёный-химик Н. Ф. Жиров во время Великой Отечественной войны изобрёл трассирующие снаряды на основе фосфора. В 1945г. его послали в Германию на подземный сверхсекретный завод, где немцы производили антигравитационные двигатели для своих тарелок. В делегации в этой поездке были и специалисты из США и Англии, но они побоялись спуститься в подземные цеха. А Жиров пошёл и отравился неизвестным газом, «охраняющим» этот объект. У него отнялись ноги, и он оставшуюся жизнь провёл или сидя, или лёжа. Раздумывая о том, почему немцы так далеко продвинулись в технике, он пришёл к выводу, что они по максимуму использовали знания предков, знания бывших цивилизаций, в т.ч. и знания Атлантиды. До самой смерти он досконально исследовал вопросы существования Атлантиды и выпустил книгу «Атлантида». Исследования показывают, что она погибла всего 12 тысяч лет назад! И исследования дна океана у берегов Кубы подтвердило наличие на дне рукотворных строений (домов, дорог, защитных стен). В советское время по вопросам НЛО были специальные директивы МО и ВМФ.
Техническая левитация малых объектов
Имеются области техники, где эффект левитации малых частиц и малых предметов широко распространен. Чрезвычайно важно уменьшить количество посторонних частиц, контактирующих с поверхностью изделий микроэлектроники на всех стадиях их изготовления. В этой области использование технической левитации – идеальное решение этой задачи.
Технологические процессы, используемые ныне при изготовлении классических микросборок, базируются на механических контактах, следствием чего может быть их разрушение. Бесконтактные методы исключают высокое локальное давление, имеющее место при механическом контакте. Поэтому появляется возможность манипулировать проблемными компонентами (ломкими, чувствительными, микронных размеров).
И не только микронных! В последние годы размер полупроводниковых пластин, используемых в полупроводниковом производстве, наоборот, существенно увеличился (диаметр 300 мм и толщина 0,7 мм). Новое оборудование изготавливается с учетом того, что эти размеры станут еще больше. Увеличение размеров а, следовательно, и массы хрупких пластин увеличило вероятность их излома при использовании традиционных контактных транспортных систем (роликовые и ленточные конвейеры, «руки» роботов-манипуляторов). Резюмируя, можно сказать, что взоры технологов устремлены в сторону бесконтактных устройств. Основные принципы, на которых базируется ныне техническая левитация, показаны на рис. 36.
Рис. 36
Рис. 36. Принципы технической левитации [26]
A – магнитный, B – электрический, C – оптический, D – принцип Бернулли, E – воздушная подушка, F – стоячая волна, G – ближнее поле.
Магнитная левитация
Магнитная левитация – это технология, позволяющая поднимать объекты в воздух с помощью магнитного поля. Само слово «левитация» происходит от английского «levitate», которое можно перевести как «парить» или «подниматься в воздух». Фактически, данное физическое явление позволяет преодолеть гравитацию без применения реактивной тяги или аэродинамики, как это осуществляется самолетами, вертолетами и дронами [28]. Условия, которые необходимо обеспечить, чтобы осуществить магнитную левитацию, могут отличаться. Существует несколько технологий, которые позволяют добиться эффекта парения [28].
– Электромагнитная.
– Диамагнитная.
– Сверхпроводниковая.
– Вихретоковая.
Живые существа тоже обладают свойствами диамагнетиков, поэтому под воздействием магнитного поля с высокой индукцией также могут парить. Примером этого является научный эксперимент с летающей лягушкой. Для некрупного земноводного достаточно создать индукцию больше 16 Тл, и лягушка начинает парить в воздухе на небольшой высоте.
Рис. 37
Рис. 37. Пример парения лягушки в магнитном поле [28]
Наиболее часто для малых объектов используется магнитная левитация.
С физической точки зрения левитация является устойчивым положением объекта в гравитационном поле. Фактически, сила тяжести компенсируется с силами, воздействующими на предмет, которые его поднимают. В определенной точке данные силы уравниваются, благодаря чему объекты зависают. То понятие, которое укладывается в слово «левитация» в чистом виде недостижимо, что давно является доказанным фактом. На деле парение объекта достигается только путем воздействия на него магнитного поля. При этом сам предмет, который зависает в воздухе, не обладает свойствами парить без внешнего воздействия. Он не сможет делать это абсолютно в любых условиях и на разной высоте. Он не сможет делать это абсолютно в любых условиях и на разной высоте.
Специалистам Лос-Аламосской национальной лаборатории Министерства энергетики США удалось создать рекордное магнитное поле – магнитная индукция составила 100 Тесла. Для сравнения: естественное магнитное поле нашей планеты в 2 миллиона раз меньше, а поле индукцией 16 Тесла способно за счёт магнитной левитации подвесить в воздухе лягушку [60]
Было бы удивительно, если бы «поезда на магнитной подушке» обошли стороной полупроводниковое производство. Летают – в патентах, имеющих самое прямое отношение к этому производству. Правда летают не поезда, а всего лишь унифицированная тара с кремниевыми пластинами (FOUP – front opening unified pod) от одной операции к другой.
Магнитная левитация может быть реализована тремя способами: с использованием постоянного магнита, электромагнита или сверхпроводящего магнита. Использование электромагнитной левитации лимитируется материалами с высокой электрической проводимостью и низкотемпературными применениями. Имеется два основных типа магнитной левитации. К первому относятся электромагнитные системы (EMS), ко второму – электродинамические системы (EDS).
Рис. 38
Рис. 38. Пример магнитной левитации [28]
В электромагнитных системах сила притяжения генерируется между нормальным электромагнитом и ферромагнитным проводником. Равновесное положение не стабильно. Чтобы гарантировать стабильность требуется использование системы автоматического контроля и управления.
Электродинамическая левитация основана на возникновении в проводящих материалах вихревых токов. Вихревые токи могут быть индуцированы переменным магнитным полем. Часть электродинамических систем базируется на силах, возникающих при взаимодействии между магнитным полем, генерируемым сверхпроводящими магнитами, и стационарными катушками, расположенными в направляющем пути. Другие варианты электродинамических систем основаны на силах, генерируемых переменным током, который индуцирует вариации магнитного поля. В электродинамической левитации используются силы отталкивания. Как следствие, она пассивно стабильна.
Полупроводниковая пластина по периферии снабжается прокладкой из магнитного материала, выполненной в виде кольца. Электромагнит формирует постоянное магнитное поле, взаимодействующее с магнитной прокладкой. Магнитное поле может изменять свое направление, чтобы поднимать или опускать кремниевую пластину.
Магнитного материала в кремниевой пластине нет, а магнитное поле образуется. Следовательно, используя внешнее магнитное поле, этой пластиной можно бесконтактно манипулировать. Как – это уже дело техники. Не правда ли, очень красивое техническое решение.
Электрическая левитация
Электрические методы в отличие от магнитных могут быть использованы для манипулирования изделиями из различных материалов: проводников, полупроводников и диэлектриков. Разграничения существуют только между электростатической и электродинамической левитацией. Как правило, сочетание двух слов микросхема и электростатика вызывает у технологов неприятные ассоциации, поскольку с последней им приходится постоянно бороться. Электрические разряды способны не только вывести их строя микросхемы, но и вызывают очень даже неприятные болевые ощущения для человека. Несмотря на это, осуществляются успешные попытки использовать электростатический метод левитации в производстве изделий микроэлектроники. В этом методе статическое электрическое поле может быть использовано для притяжения и ориентации микрокомпонентов. Для гарантии стабильности сил притяжения необходимо использовать систему контроля с обратной связью. Кроме того, стабильность электростатической левитации наблюдается только при низких температурах. При высоких температурах статические заряды непрерывно дегенерируют (стекают). Метод применим для левитации относительно больших объектов.
Электростатическая левитация довольно успешно развивается на исследовательском уровне. Преимущество этого метода заключается в близком к нулевому контактному давлению. Поэтому эксклюзивной областью его применения является транспортировка очень тонких пластин, например, тонких стеклянных панелей. С не меньшим успехом электростатическая левитация может быть использована, точнее уже используется, для транспортировки более толстых – кремниевых пластин в полупроводниковом производстве.
Электродинамическую левитацию иначе называют пико-балансированием. В этом методе используется комбинация постоянного и переменного (осциллирующего) электрических полей. При корректном применении осциллирующая компонента оказывает стабилизирующее воздействие по отношению к манипулируемым объектам. Этот способ может быть применим по отношению к объектам с малым зарядом. Недостаток – малая стабильность и размерные ограничения по отношению к манипулируемым объектам.
Оптическая левитация
Возможность движения частиц под действием света была предсказана еще Кеплером. Корпускулярная теория света стала еще одним шагом на пути физического обоснования этой идеи. Существование светового давления было доказано российским ученым П. Н. Лебедевым. Но другой ученый Дж. Пойтинг, признавая это существование, заявил, что «малость светового давления исключает его из рассмотрения в земных делах».
О возможности практического использования оптической левитации современные ученые говорят уже всерьез. Еще в начале прошлого века Эренхафтом был открыт эффект движения частиц пыли, взвешенных в воздухе в луче мощной лампы, причем некоторые частицы двигались не по направлению к источнику света, а в обратном направлении. Этот эффект, названный фотофорезом, нельзя было объяснить действием только силы светового давления. Движение частиц в направлении распространения света было названо положительным фотофорезом, а движение в обратном направлении – отрицательным фотофорезом.
Объясняется указанный эффект следующим образом. Поглощение света частицей приводит к распределению электромагнитной энергии падающего оптического излучения по объему частицы. Внутри частицы возникают источники тепловой энергии с некоторой объемной плотностью, которые неоднородно нагревают частицу. Молекулы газа после соударения с поверхностью частицы отражаются от нагретой стороны частицы с большей скоростью, чем от холодной. В результате частица приобретает некомпенсированный импульс, направленный от горячей стороны частицы к холодной. В зависимости от размеров и оптических свойств материала частицы более горячей может оказаться как освещенная (положительный фотофорез), так и теневая сторона частицы (отрицательный фотофорез). Кроме того, если поток излучения неоднороден по сечению, то может возникнуть и поперечное (относительно направления распространения излучения) движение частицы в газе.
В последние годы интерес к фотофорезу резко возрос. Этому способствовало развитие лазерной техники. Первая публикация об оптической левитации при воздействии видимого лазерного луча относится к 1970 году. Далее были предложены многочисленные варианты практического применения эффекта: разделение частиц в жидкости, оптическая левитация частиц в воздухе (и в вакууме), захват и удержание частиц в лазерном луче и т. д.
Высокая монохроматичность лазерного излучения и возможность перестройки длины волны позволяют легко управлять движением макрочастиц. Распределение сил, воздействующих на частицу в слабо сходящемся лазерном луче показано на рис. 39.
Рис. 39. Компоненты сил, действующих на макрочастицу, в лазерном луче [26]
Рис. 39
К сожалению, говоря о компонентах сил, имеющих место в оптической левитации, подразумевают наноньютоны (nN) и даже их доли. Как следствие потенциальная область применения применения такого метода очевидно также имеет приставку «нано» – нанотехнологии.
Сверхпроводниковая магнитная левитация.
Магнитная левитация по данной технологии также известна как метод Мейснера. Эффект парения достигается путем размещения магнита над сверхпроводником. В его качестве применяется оксид иттрия-бария-меди. Данное вещество приобретает способность сверхпроводника при снижении его температуры. Для этого необходимо обеспечение его контакт с жидким азотом.
Рис 40
Рис. 40. Пример левитации в магнитном поле [28] по метолу Майснера над сверхпроводником
Эксперимент по левитации подразумевает помещение пластины в ванночку с жидким азотом. Оксид иттрия-бария-меди практически мгновенно охлаждается. Если над ним поместить магнит, то тот начнет левитировать. Высота между магнитом и сверхпроводником напрямую зависят от силы индукции. Чем она выше, тем на большем расстоянии окажется магнит. Предмет как бы всплывает над сверхпроводником и весьма устойчиво парит до момента, пока пластина не остынет, потеряв свои свойства.
Вихретоковая магнитная левитация
Еще одним способом создания магнитной левитации является использование вихревых токов и массивных проводников. Катушка, выдающая вихревой ток, может левитировать над замкнутым кольцом из цветного металла. Аналогичная ситуация наблюдается и с дисками из данного металла, уложенными над большими катушками.
Рис. 41
Рис. 41. Пример левитации в вихревых токах [28]
Это обусловлено тем, что по закону Ленца индексируемый в данном случае цветной металл будет создавать магнитное поле противоположное от того, что на него воздействует. Иными словами, в каждый период колебания переменного тока в катушке будет создаваться противоположное по направлению магнитное поле. Поскольку они отталкивают друг друга, то более легкий предмет будет левитировать над тяжелым.
Еще одним примером вихревой левитации является пропускание неодимового магнита через толстостенную медную трубу. В этом случае постоянное парение не происходит, но магнит замедляется. Его падение сквозь трубу напоминает замедленную съемку или погружение в густую жидкость.
Рис. 42
Рис. 42. Пример вихревой левитации в толстостенной медной трубе [28]
Аэродинамическая левитация
Аэродинамическая левитация в отличие от оптической левитации твердо стоит на ногах в области макро- и микротехнологий – технологий сегодняшнего дня. В одной из разновидностей этого метода вновь присутствует слово «подушка». Воздушную подушку получить очень просто. Достаточно в подложке-носителе просверлить много-много отверстий и продувать через них сжатый воздух. Подъемная сила воздуха уравновешивает вес изделия и последний начинает «парить» в воздухе. Недостатком этого метода является отсутствие центрирующего эффекта.
Ультразвуковая акустическая левитация малых объектов
Рассмотрим бесконтактное манипулирование малыми объектами с использованием акустических волн. В литературе известны два варианта: левитация в стоячей волне и левитация в ближнем поле. В стоячей волне небольшие объекты могут «зависать» в узлах давления между излучателем и рефлектором.
Рис. 43. Схема ультразвуковой акустической левитации [28]
Рис. 43
В ближнем поле рефлектор замещается самим левитирующим объектом. Силы, возникающие в акустической стоячей волне, способны удерживать в подвешенном состоянии в газовой атмосфере и в иных земных условиях объекты массой в несколько граммов. Схема ультразвуковой акустической левитации показана на рис. 43.
На этом рисунке показано распределение акустического давления, акустической скорости и аксиальной подъемной силы в стоячей волне. Чтобы генерировать стоячую волну излучатель размещается на фиксируемой дистанции от рефлектора, которая в идеале делится на половину длины волны. В условиях микрогравитации объекты (частицы) должны позиционироваться точно в узловых точках (точках с нулевым акустическим давлением). Чтобы удовлетворить требованиям уравнения Бернулли, акустическая скорость и акустическое давление смещены на 90 0. Поэтому узлам акустического давления отвечает максимальная акустическая скорость. В узле акустического давления сила левитации равна нулю. В земной атмосфере взвешенные частицы будут позиционироваться ниже узла акустического давления и стабилизироваться силами левитации, возникающими в антисимметричной части волны акустического давления. В зависимости от выбранного узла стабильная левитация может наблюдаться в аксиальном потоке поднимающимся вверх или опускающимся вниз.