Blog

USS_Eldridge_(DE-173)_underway,_circa_in_1944

Experimentul Philadelphia este un experiment care ar fi fost efectuat de armata americană în cel de-al doilea război mondial. Cu ajutorul lui Einstein şi Tesla, marina militară americană ar fi făcut invizibil un vapor întreg. Dar este adevărat?

Vă spun sincer, am citit despre acest experiment când eram tânăr. Am fost fascinat de el. După ce am ajuns la facultatea de fizică am înţeles că experimentul era imposibil, cel puţin pentru acel timp. Am înţeles că experimentul Philadelphia este un mit, o poveste. De atunci, am aflat lucruri foarte interesante despre fizică, despre invizibilitate, dar am uitat cu totul de el.

M-am uitat cu câtva timp în urmă la câteva videouri pe youtube despre experiment. Ele susțineau că experimentul ar fi avut loc şi dădeau multe detalii ale poveştii. Vă spun sincer, m-am simţit ca un copil care ascultă poveşti cu Făt Frumos, sau ca un grec ce ascultă Legendele Olimpului şi spun asta în sens pozitiv, nu negativ.

Puterea poveştii este extraordinară, ea acaparează creierul nostru şi ne face să trăim o a doua viaţă! Făt Frumos care aruncă pieptenele şi se transformă într-o pădure, nu e asta fascinant? Parcă vezi pădurea cum creşte, ca la Hollywood. Sau povestea Meduzei, din Legendele Olimpului. Te uiţi în ochii ei şi te transformi instantaneu într-o stană de piatră! Ce poveste!

Văzând videoul cu experimentul Philadelphia, am înţeles că poveştile nu vor dispărea cât timp vor exista oamenii. Indiferent în ce epocă sunt, oamenii își vor imagina povești noi, pentru că ei se simt închişi în realitatea înconjurătoare şi visează mereu să spargă barierele ei.

Progresele uriaşe ale tehnologiei arată că barierele realităţii pot fi sparte. Vorbesc cu cineva la mii de kilometri distanţă, fără să trebuiască să urlu ca un disperat ca să mă auziți. În câteva ore sunt la celălalt capăt al Europei, fără să alerg cu cizme fermecate. Îl văd pe preşedintele Trump la Washington fără să am vederea lui Ochilă.

Poveştile s-au transformat în realitate, cu o mică completare. Ele au devenit realitate prin intermediul unor minţi care au înţeles fizica, au scos la iveală secretele ascunse în legile naturii şi apoi le-au folosit. Cei care au făcut posibilă transformarea realităţii nu au fost povestitorii şi creatorii Legendelor Olimpului. Nu au fost nici șamanii din satele africane sau vrăjitoarele de la ţară. Nu au fost nici trubadurii satelor medievale sau bătrânii povestitori din jurul şezătorilor. Toţi aceştia au întreţinut visul omului, capacitatea sa de imaginaţie, dar nu ei au transformat lumea.

Nu, cei care au transformat lumea au fost mai întâi filozofii din Agora grecească, mai puţin cunoscuţi. Au fost ţăranii care au aşezat roata mai bine la car. Au fost urmaşii lui Galilei, care au înţeles că limbajul naturii este matematica și că, dacă vrei să schimbi natura, trebuie să înveţi să rezolvi ecuaţii şi integrale. Au fost experimentatori ca Volta, Faraday, Hermann Oberth, Tesla şi Edison, care au înţeles că orice teorie trebuie verificată experimental.

Ce vreau să spun cu asta? Că există lumea fascinantă a poveştilor şi a imaginaţiei, aşa cum este cea a Experimentului Philadelphia. Ea nu progresează, rămâne pe loc. Există însă şi lumea fizicii din jur, înţeleasă prin intermediul matematicii şi experimentată în laboratoare. Ea nu este poate aşa de spectaculoasă, dar este cea care aduce progresul.

Voi exemplifica acum diferenţa dintre poveste şi realitate, în cazul invizibilităţii. Voi alege experimentul Philadelphia şi un experiment modern de invizibilitate în domeniul microundelor.

Să începem cu experimentul Philadelphia. Ni se spune că Tesla ar fi folosit o teorie unificată a lui Einstein pentru a face vaporul invizibil. Vaporul era un distrugător care avea mii de tone şi aproximativ 100 m lungime. Ca să îl faci invizibil, trebuie ca tu, când te uiţi la el, să nu îl vezi, ci să vezi ceea ce este în spatele lui.

Imaginaţi-vă că cineva este cu o lanternă în spatele navei şi trimite lumină către voi. În mod normal, lumina este blocată de navă şi lanterna nu se vede. Să zicem însă că luăm nişte fibre optice, pe care le aşezăm în jurul navei, din spate până în faţă. Lumina lanternei ajunge acum la o fibră din spatele navei, intră în fibră, ocoleşte nava (prin fibră) şi apoi iese în faţă!

Ce vedem noi acum când ne uităm la navă? Vom vedea lumina care iese din fibră şi care vine din spatele navei! Să acoperim întreaga navă cu fibre, care merg din spate în faţă. Acum, când ne uităm, vedem tot ceea ce este în spatele navei, adică lanterna, omul care ţine lanterna şi aşa mai departe. Dacă fibra optică are peretele foarte subţire, nu vom vedea nici că e fibră optică. Vedem direct ce e în spatele navei, fără ca să ştim că acolo este o navă! De fapt, putem lua nava de acolo şi nu îi vom simţi lipsa!

Să nu vă surprindă că lucrul acesta chiar a fost încercat de armata americană, cu tancuri. Puteţi încerca şi voi acasă. Până la un punct funcţionează. Bine, trebuie adăugate microlentile la fibrele optice, etc. Dar de la depărtare oricum tancul nu se vede aşa de bine, aşa că tehnica ajută.

În principiu, asta ar fi făcut cei de la Experimentul Philadelphia, doar că nu cu fibre optice, ci cu câmpuri electromagnetice foarte puternice. În esenţă însă, rezultatul era acelaşi, se spune. Lumina din spate ocolea nava şi ajungea în faţă, exact ca în exemplul nostru cu fibre optice.

Problema intervine dacă vom calcula de ce câmpuri electrice şi magnetice avem nevoie. Cum putem afla asta? Trebuie să ne bazăm pe zvonurile referitoare la experiment. Ele spun că s-ar fi folosit teoria lui Einstein, într-o formă îmbunătăţită, unde câmpul gravitaţional era unificat cu cel electromagnetic într-un spaţiu-timp de cinci dimensiuni.

Ştim că Einstein a lucrat la acest vis, aşa cum au lucrat şi fizicienii Klein şi Kaluza. Dar mai ştim că niciunul dintre ei nu a reuşit. De aceea să menționăm teoria simplă a lui Einstein, care spune că un câmp electromagnetic poate curba mersul unei raze de lumină. De ce se curbează raza de lumină? Deoarece câmpul electromagnetic are energie, iar energia curbează spaţiul, asta este ceea ce ne spune teoria relativităţii a lui Einstein.

În mod normal, energia din jur curbează foarte puţin spaţiul. De aceea, lumina merge aproape în linii drepte. Pentru ca să curbăm spaţiul în jurul navei de 100 de metri, în aşa fel încât lumina, care urmează curbura spaţiului, să ocolească nava, avem nevoie de foarte multă energie.

Energia necesară o putem estima, dacă ne aducem aminte de găurile negre. Astfel, la marginea lor se găseşte o sferă imaginară, numită “sfera fotonică”. Aici, spaţiul este aşa de curbat, încât lumina ajunge să orbiteze în jurul găurii negre. Atunci, dacă avem o gaură neagră, al cărei orizont este de aproximativ 100 de metri, atunci spaţiul va fi curbat suficient pentru ca lumina din spate să ajungă în faţă. Efectul ar putea fi folosit la nava din experimentul Philadelphia.

Cât de mare este o astfel de gaura neagră? După ce facem calculul, obținem o masă de aproximativ 10000 de ori mai mare decât a Pământului!

Am găsit astfel soluţia experimentului Philadelphia: pe navă, câmpul electromagnetic generat ar fi trebuit să aibă energia înmagazinată în 10.000 de planete Pământ! Câmpurile electrice şi magnetice ar fi format o gaură neagră, a cărei gravitaţie puternică ar fi atras aşa de mult oamenii pe navă, că i-ar fi turtit de podea. Ce e drept, există rapoarte ce spun că unii marinari ar fi fost “zidiţi” în pereţi… Dar ştim că lucrul acesta nu s-a întâmplat, pentru că, altfel, gaura neagră ar fi înghiţit Pământul iar noi nu am fi fost aici să vorbim despre ea…

Încă suntem aici, nu în interiorul unei găuri negre. Asta demonstrează că experimentul Philadelphia este un mit. Interesant, mai este un lucru ce sugerează că era un mit, faptul că face referire la teoria unificată a lui Einstein! De ce? Pentru că sună aşa de misterios şi nerezolvat…

Experimentul însă, ar fi putut fi făcut într-un alt fel. Ştim de exemplu că lumina îşi curbează drumul în atmosfera caldă. Vedem asta ori de câte ori privim prin aerul cald al atmosferei vara: obiectele par deformate. Tocmai pentru că razele de lumină nu mai merg drept. Mai simplu, cei de pe nava Philadelphia ar fi putut încălzi aerul în aşa fel încât să se curbeze razele de lumină cum voiau ei. Dar aşa ar fi fost prea plicticos, nu? Sunt aceste referiri la lucruri mari, la mistere, la teorii încă nerezolvate ale oamenilor mari, care ne sugerează că avem de-a face doar cu o poveste inventată.

O poveste reală de invizibilitate începe mult mai simplu şi mult mai plicticos. Dacă vă spun că invizibilitatea a fost realizată, dar nu pentru nave de mii de tone, ci pentru un obiect mic cât o gumă de şters? Nu mai este spectaculos, nu e aşa? Dar e real!

Dacă vă spun că invizibilitatea a fost realizată nu pentru undele luminoase, acolo unde este mai greu de realizat, ci pentru domeniul microundelor, acolo unde e mai uşor? Iar nu e spectaculos, dar e real!

Priviţi poza alăturată, luată din cartea “Fizica povestită”. Vedeţi acolo un inel, care se numeşte “pelerină”. Pelerina este făcută dintr-un material special, numit “metamaterial”. Acesta se comportă special în domeniul microundelor, care sunt unde electromagnetice cu lungimea de undă a centimetrilor (microundele se produc în cuptorul cu… microunde).

Ei bine, dacă punem un material în interiorul inelului (pelerina), aceasta îl va face invizibil pentru microunde! Practic, microundele trec prin inel fără ca să ştie că în interiorul lui se află ceva şi fără să fie influenţat de el. Obiectul din inel, împreună cu inelul, sunt invizibile undelor de microunde!

Asta se vede în desenul alăturat,  care arată rezultatul experimentului. O undă de microunde planară, care vine din stânga, îşi continuă neperturbată mişcarea în dreapta. Unda rămâne planară! Este primul rezultat experimental al unei pelerine care poate să ascundă lucruri, construită cu ajutorul “metamaterialelor”.

Poate merită un articol viitor special aceste metamateriale. S-au făcut progrese deosebite de atunci. De exemplu, unele “pelerine” au fost construite pentru lumina vizibilă. În roşu, de exemplu, pelerina şi ceea ce ascunde ea, sunt invizibile. Dacă am pune astfel de materiale în jurul navei, “pelerina” care se formează ar ascunde toată nava! Din păcate, tehnologia nu este suficient de dezvoltată, pentru că nu lucrează, încă, pentru toate culorile.

Vedem astfel cum invizibilitatea este, parţial, realizată în practică. Experimentul Philadelphia rămâne o poveste frumoasă, dar neadevărată. În schimb, fizicienii lucrează cu obiecte mai mici şi sunt mai realiști. Nu mă îndoiesc că, peste un milion de ani, se vor realiza şi pelerine care pot ascunde un om.

Mi-e cam frică însă să trăiesc în lumea aia, pentru că nu ştii cine ţi se furişează în cameră. Pe de altă parte, probabil atunci se vor descoperi şi altfel de detectoare care să prindă hoţul, aşa încât să nu fie o problemă prea mare.

Până data viitoare însă, eu vă urez să nu aveţi de ce să vă ascundeţi în spatele unei pelerine şi să petreceţi timpul cât mai frumos!