Архимед, которого часто называют отцом математики, был одним из самых известных изобретателей Древней Греции, некоторые из его идей и принципов используются до сих пор.
13-летний Бренден Сенер из Лондона, Онтарио, создал миниатюрную версию луча смерти Архимеда для ежегодной научной ярмарки в Мэтьюз-холле 2023 года.
Но одно легендарное устройство заставило ученых размышлять о его существовании на протяжении сотен лет — луч смерти. Теперь у ученика средней школы могут быть некоторые ответы.
13-летний Бренден Сенер из Лондона, Онтарио, получил две золотые медали и награду Лондонской публичной библиотеки за свою крохотную версию изобретения — предполагаемого военного оружия, состоящего из большого набора зеркал, предназначенных для фокусировки и направления солнечного света на цель. , например, корабля, и вызывают возгорание — согласно статье, опубликованной в январском выпуске Canadian Science Fair Journal .
Греческий эрудит очаровал Сенера с тех пор, как он узнал об изобретателе во время семейного отпуска в Греции. Для своего научного проекта 2022 года Сенер воссоздал винт Архимеда — устройство для подъема и перемещения воды. Но он не остановился на этом.
Сенер обнаружил, что луч смерти является одним из наиболее интригующих устройств, иногда называемых тепловым лучом. Исторические писания предполагают, что Архимед использовал « горящие зеркала », чтобы поджечь стоявшие на якоре корабли во время осады Сиракуз с 214 по 212 годы до нашей эры.
«Архимед в своих изобретениях опережал свое время. И это действительно произвело революцию в технологиях того времени, потому что Архимед думал о вещах, которых раньше ни у кого не было», — сказал Сенер. «(Луч смерти) — такая изящная идея, о которой никто в то время даже не мог подумать».
Как отметил Сенер в своей статье, археологических доказательств существования этого изобретения нет, но многие пытались воссоздать механизм, чтобы увидеть, может ли древнее изобретение быть осуществимым.
Миниатюрный луч смерти
Пытаясь создать луч, Сенер установил нагревательную лампу напротив четырех маленьких вогнутых зеркал, каждое из которых было наклонено так, чтобы свет направлялся на кусок картона с пометкой X в фокусе. В этом проекте, который он разработал для ежегодной научной ярмарки в Мэтьюз-холле в 2023 году, Сенер предположил, что, поскольку зеркала фокусируют световую энергию на картоне, температура мишени будет увеличиваться с каждым добавленным зеркалом.
В своем эксперименте Сенер провел три испытания с двумя лампочками разной мощности: 50 Вт и 100 Вт. Он обнаружил, что каждое дополнительное зеркало заметно повышало температуру.
«Я не был точно уверен, какими будут результаты, поскольку по этой теме было много разных результатов, но я ожидал, что будет увеличение температуры — но не такое резкое, как я обнаружил, когда фактически проводил свой эксперимент. — сказал Сенер.
Температура картона при использовании только нагревательной лампы и 100-ваттной лампочки без зеркал составляла около 81 градуса по Фаренгейту (27,2 градуса по Цельсию). Подождав, пока картон остынет, Сенер добавил одно зеркало и повторил тест. Он обнаружил, что температура фокусной точки увеличилась почти до 95 F (34,9 C).
Сенер установил нагревательную лампу перед четырьмя маленькими вогнутыми зеркалами, каждое из которых было наклонено так, чтобы свет направлялся на кусок картона с буквой X, отмеченной в фокальной точке, где ожидалось повышение температуры.
Наибольший прирост произошел с добавлением четвертого зеркала. Температура с тремя зеркалами, направленными на цель, составляла почти 110 F (43,4 C), но добавление четвертого зеркала увеличило температуру примерно с 18 F (10 C) до 128 F (53,5 C).
В своей статье Сенер сказал, что нашел эти результаты «весьма замечательными, поскольку они предполагают, что свет распространяется во всех направлениях и что форма вогнутого зеркала фокусирует световые волны в одной точке».
Похвалив Сенера за понимание смертельных лучей Архимеда, Клифф Хо, старший научный сотрудник Национальной лаборатории Сандия, сказал, что проект представляет собой «отличную оценку фундаментальных процессов». Объект представляет собой инженерно-научную лабораторию Национальной администрации ядерной безопасности Министерства энергетики США в Альбукерке, штат Нью-Мексико.
Хотя этот эксперимент не предлагает «ничего существенно нового для научной литературы… его результаты стали прекрасным подтверждением первого закона термодинамики », который утверждает, что энергия или тепло могут передаваться, сказал Хо. Ученый предложил провести в 2014 году конференцию по лучу смерти, придя к выводу, что эта идея возможна, но Архимеду было бы трудно ее реализовать.
Сенер не пытался что-либо поджечь, поскольку «нагревательная лампа не генерирует достаточно тепла, как солнце», сказал он. Но он считает, что с использованием солнечных лучей и зеркала большего размера «температура увеличится еще более резко и быстрее» и «легко вызовет возгорание».
Еще теории о луче смерти
Каждые два года олимпийский факел зажигается с помощью изогнутого параболического зеркала, концентрирующего солнечный свет в одной точке. Как только факел попадает в эту точку фокуса, солнечные лучи зажигают его. Маловероятно, что Архимед использовал одно параболическое зеркало, поскольку его нельзя нацелить так же, как плоское зеркало .
Чаще всего полагают, что луч смерти Архимеда представлял собой совокупность нескольких зеркал или полированных щитов. Однако эту теорию часто дискредитируют из-за представления о том, что корабли во время боя будут двигаться. Чтобы суда воспламенились от тепла, выделяемого зеркалами, им пришлось бы стоять неподвижно и стоять на якоре у берега, говорит Томас Чондрос, бывший доцент кафедры машиностроения и аэронавтики греческого университета Патры. Хондрос изучал Архимеда и его изобретения .
В сериале канала Discovery «Разрушители мифов» в 2004, 2006 и 2010 годах были представлены эпизоды тестирования сценариев предполагаемого луча смерти, но в конечном итоге легенда была объявлена мифом, когда ни одно из испытаний не привело к поджогу деревянной лодки. В 2005 году класс студентов Массачусетского технологического института , вдохновленный первым эпизодом шоу, смог один раз зажечь деревянную лодку, используя технику, аналогичную технике Сенера, но в большем масштабе, но со второй попытки это не удалось.
Сенер сказал, что, по его мнению, объединение результатов Массачусетского технологического института с его собственными данными позволяет предположить, что луч смерти был правдоподобен, и что Архимед, вероятно, мог использовать солнечные лучи с большими зеркалами, чтобы вызвать возгорание. Но технология может не работать при низких температурах или в пасмурную погоду, а влияние моря на движение кораблей влияет на практичность этого устройства, добавил он в своей статье.
Несмотря на ограничения практичности луча смерти, Чондрос нашел проект Сенера «интересным и хорошо документированным», а экспериментальная установка подростка может «сформировать основу для обсуждения среди молодых студентов, даже студентов университетов», — написал он в электронном письме. .
Мама Сенера, Мелани, не была удивлена выбором сына в научном проекте. «Он всегда был очарован историей, наукой, природой. … У него всегда была тяга к любым формам образования и знаний», — сказала она.
По его словам, Сенер однажды может представить себя ученым, будь то в области инженерии, биоинженерии или медицины.
Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
