«Сложнее всего было добиться того, чтобы объекты в воздухе перемещались аккуратно, без повреждений», — отметил Димос Поликакос. В итоге исследователи поняли, что ключ к успеху заключается в балансе, то есть приходится выдерживать определенную силу и частоту звуковых волн, чтобы регулировать передвижение капель. Они полагают, что в будущем их наработки пригодятся, например, фармацевтам, которые смогут смешивать лекарства, не притрагиваясь к составляющим веществам.
По рецепту Бабы-яги?
Следующий шаг, независимо от европейских коллег, сделали сотрудники кафедры прикладной физики китайского Северо-Западного политехнического университета. Они заставили левитировать как предметы неорганические — например, шарики из иридия и жидкой ртути, так и биологические объекты — мелких насекомых и даже рыбок.
Когда руководитель проекта Вэнь Цзюньсе с помощью пинцета стал помещать под излучатель, создающий воздушные колебания при длине звуковой волны 20 мм, мелкую живность — муравьев, пауков, жуков, пчел, головастиков, под влиянием ультразвуковой вибрации они зависали в воздухе. По словам Вэнь Цзюньсе, результаты опыта могут подвигнуть ученых на важные открытия в области биофизики. Кроме того, он позволил себе предположить, что некоторые сказочные персонажи — например, ведьмы, летавшие в ступах и на метлах, — в силу неких природных аномалий могли быть источником подобных невидимых волн и с помощью вибраций преодолевали силу притяжения. (Подробности см. в «ЮТ» № 12 за 2011 г.)
Японским исследователям — сотрудникам Токийского университета и Технологического института Нагои — тоже удалось привести в движение мелкие объекты с помощью сложной системы акустической левитации. Звуковые волны перемещали в пространстве частицы пластика диаметром от 0,6 до 2 мм.
Чтобы двигать по воздуху капли воды, пластиковые частицы, кусочки дерева и даже шурупы, понадобились 4 ряда звуковых колонок. Эти объекты перемещались во всех направлениях в пределах, допускаемых условиями эксперимента, опять-таки с помощью настройки стоячих ультразвуковых волн.
Пока ученые могут использовать акустическую левитацию только для перемещения небольших и легких объектов. Но в скором времени команда швейцарских инженеров-механиков обещает новое исследование по управлению при помощи силы звука тяжелыми предметами, такими как стальные шарики.
Да и вообще звуковая левитация — это весьма перспективный способ преодоления земного притяжения, считают ученые. Поэтому уже сейчас устройствами для акустической левитации заинтересовались в НАСА. Не исключено, что в перспективе подобные устройства можно будет использовать для создания уникального транспорта.
Кстати, конструируя свои устройства для левитации, многие исследователи опирались на теорию российского физика-теоретика Льва Петровича Горькова, опубликованную в статье «О силах, действующих на малую частицу в акустическом поле в идеальной жидкости», которая была напечатана в журнале «Доклады АН СССР» еще в 1961 году.
В литературе также описан опыт, который можно произвести, скажем, в школьном кабинете физики. Если поднести к ультразвуковому генератору полоску бумаги так, чтобы ее свободный конец располагался в 3–5 мм над торцом стержня — излучателя ультразвука, а затем включить генератор, то кончик бумажной полоски под воздействием звуковой волны взовьется вверх и неподвижно зависнет над стержнем.
Осязаемая голограмма воспринимается как поверхность упругого мяча.
Кстати…
ТАКТИЛЬНЫЙ ОБМАН
Мы уже рассказывали вам (см. «ЮТ» № 1 за 2015 г.) об удивительном покрытии, под которым не прощупываются спрятанные предметы. Но это, оказывается, не единственный способ обмануть наши органы чувств. Исследователи теперь способны сделать осязаемыми виртуальные трехмерные изображения — голограммы.
Особенно успешно в этом деле продвинулись ученые Бристольского университета, Британия. На научной конференции SIGGRAPH Asia 2014 (г. Шеныжэнь, Китай), прошедшей в декабре прошлого года, они продемонстрировали технологию, которая генерирует объемную форму, дополняющую изображение 3D-дисплея.
Говоря проще, предложенный метод опять-таки использует ультразвук, который ощущается рукой, как некий предмет. Это происходит потому, что фокусировка сложных ультразвуковых узоров, излучаемых специальным устройством, создает воздушные колебания в виде стоячих волн, о которых говорилось выше. Они как раз и воспринимаются рукой, подобно упругой поверхности резинового мяча.
Читать дальше
