Fyzika nemožného

Mnoho dnešních technologií bylo kdysi jen fantastickými vynálezy ze světa science fiction. Věděli jste, že už devatenáctistaletý autor sci‑fi Jules Verne snil o přístrojích, jako jsou faxové stroje, celosvětová komunikační síť nebo rakety na Měsíc? Dnes tyto technologie považujeme za samozřejmé, ale Verneovým současníkům – včetně nejvýznamnějších fyziků – připadaly směšné a byli přesvědčeni, že jsou nemožné.

Když se podíváte i na sci‑fi filmy, které nejsou nijak staré, zjistíte, že některé z tehdejších „špičkových“ technologií bychom dnes považovali za primitivní – například obrovské počítače plné blikajících žárovek. Ačkoli zatím necestujeme mezi galaxiemi v kočičím skafandru, v některých ohledech už dnešní věda překonala včerejší fikci.

A co technologie, které se nám dnes zdají nemožné? Které z nich se v budoucnu mohou uskutečnit – a jak? To se dozvíte, když budete číst dál. V tomto shrnutí zjistíte mimo jiné, proč brzy nebudete muset být jasnovidcem, abyste dokázali číst myšlenky svého miláčka, zda má smysl začít si šetřit na přenosnou laserovou zbraň a co by bylo potřeba k cestování rychlejšímu než světlo.

Pamatujete si silová pole ze Star Treku? Obrovské energetické bariéry, které chránily hvězdné lodě před raketami a nepřátelskou palbou? To zní jako čistá fantazie, že? Ve skutečnosti jsou však silová pole dobře známá už klasické fyzice.

Víme, že mnoho objektů může působit na jiné objekty ve svém okolí, aniž by s nimi bylo v přímém kontaktu. Magnet například přitahuje nebo odpuzuje předměty, které se nacházejí v určité oblasti kolem něj. V devatenáctém století přišel britský vědec Michael Faraday s pojmem silových polí – neviditelných oblastí či siločar, které magnet obklopují. Později se tento koncept rozšířil i na další síly, například na gravitační pole Země.

Jistě, to ještě nejsou ta silová pole, která známe ze sci‑fi, ale mohou nám pomoci je jednou vytvořit. Možná by dokonce bylo možné vyvinout silová pole, která by odkláněla rakety.

Jak na to? Když je plyn vystaven extrémně vysoké teplotě, stává se plazmou – elektricky nabitou látkou, která není ani pevná, ani kapalná, ani plynná v běžném slova smyslu. Tuto plazmu lze pomocí elektrických a magnetických polí tvarovat do podoby neviditelné desky, takzvaného plazmového okna. Takto vytvořené „silové pole“ by pak mohlo být zesíleno mřížkou uhlíkových nanotrubiček – nanoskopických válců z tenkých srolovaných vrstev uhlíku. Uhlíkové nanotrubičky jsou pevnější než ocel a mohly by sloužit k odklánění či pohlcování střel.

A co když byste místo raket chtěli odklonit něčí pozornost – například pomocí neviditelného pláště? Ani to není zcela nemožné. Naše schopnost vidět závisí na světle, které se od objektů odráží. Čím více světla materiálem projde, místo aby se od něj odrazilo – jako je tomu u plynů nebo kapalin – tím méně je materiál viditelný.

Existuje však i jiný způsob, jak učinit věci neviditelnými. V roce 2006 vyvinuli vědci na Duke University kompozitní materiály známé jako metamateriály, které obsahují drobné struktury odklánějící světelné vlny kolem objektu místo toho, aby je odrážely. Jakýkoli předmět obklopený takovým materiálem se tak stává prakticky neviditelným.

Od dob řeckého matematika Archiméda až po filmové Hvězdné války nás fascinuje myšlenka používat lasery či paprsky světla jako zbraně. Jak reálné je ale očekávat, že jednou budeme střílet z ručních fázových pistolí nebo disponovat planetu ničící silou Lucasovy Hvězdy smrti?

S postupem nanotechnologií by se ruční laserová pistole mohla v dohledné době stát možnou. Armáda už dnes používá lasery v raketových obranných systémech. Abychom však vyrobili kompaktní laserovou pistoli schopnou opakované střelby, potřebovali bychom přenosný zdroj energie s obrovskou kapacitou – a v tomto ohledu zatím nejsme dost daleko. I kdyby nám nanotechnologie jednou umožnila vytvářet miniaturizované baterie s dostatečnou energetickou hustotou, museli bychom navíc najít stabilní materiál, který by takové množství energie bezpečně snesl.

Takže i kdybyste měli to štěstí – nebo smůlu – zažít během svého života první ruční laserovou pistoli, je tu jedna věc, s níž se téměř jistě nesetkáte: superlasery ničící celé planety. Může trvat miliony let, než najdeme způsob, jak takové superlasery napájet, přesto však v zásadě neporušují fyzikální zákony.

Dnes známe jeden typ paprsku s téměř nepředstavitelnou energií: záblesky gama záření. Jde o obrovské extragalaktické výbuchy záření, o nichž se předpokládá, že vznikají při zrodu černých děr. Teoreticky je možné, že bychom jednou dokázali takový záblesk předpovědět a nějakým způsobem ovlivnit jeho směr. To by však bylo záležitostí velmi vzdálené budoucnosti – v horizontu milionů let.