Egely György - Tértechnológia 1. kötet by Egely György

E G E L Y G Y ,

R G Y f

TERTEGHNOLOGIA ENERGETIKA

KORNETAS KIADO BUDAPEST

O Egely Gyorgy, KornetdsKiad6, 1998

ELOSZO

A Bevezetesa tdrtechnologi(ha.I. r6sz: Energetika cimri tanulm 6ny iltdolgozott, b6vitett kiad6sa. Minden jog fenntartva,beleerWea sokszorosit6s, a nyilv6nosel6ad6s,arhdi! es televizi6adds, valamint a fordit6sjog6t, az egyesfejezeteketillet6en is.

rsBN9637843s66

KORNETAS KIADO Kiad6s6rtfelel: PusztayS6ndori.igyvezetoigazgat6 Felelosszerkeszt6:Koves Istvdn Mriszaki szerkesztci:SzlSvik Andr6s Nyomtatta6skototte a Kaposv6riNyomda Kft. - 180845 Felelos v ezeto'.PogSny Zoltiln igazgat6

E most megjelen6tanulmdny tâ&#x201A;Źmitjaaz energetika,amelyhagyomAnyosan a g6peszmernokigyakorlat6s feladatkorresze.A folytat6sak6ntk6s6bbiekben megielen6kotetben szeretneka gravit6ci6 6s antigravitdci6 miiszaki megold6saivalfoglalkozni,valamint nehdny fontos biol6giaikerdest 6s ano miilttrt is megvizsgdlni.ltt,az energetikairdszbenleirt e!6r6sok 6s berendezesek mind elveikben,mind szerkezettikbenradik6lisan ktilonboznek az eddig megismertenergiatermel66s6talakit6 szerkezetekt 61.A hipert1rienergetika cdlja a tdrbenmindentitt jelenlev6,nagtmennyistig{i,szennyezetlen,korIdtIanuI haszndIhatd energiaforrti s megcsapoItisa, fe IhaszntiIdsa. Drasztikusszeml6letv6lt6stigenyela hipertdri technol6giafizik6j6nak 6s miiszaki gondolkod6s6nakelsajdtitdsa,s ez kiilonosen keserii pirula a g6p6szmernokokr6szere.A gdpeszetugyanisszemleletebenritka kivdteltcil eltekintvedeterminisztikusfolyamatokathaszn6l,s igy matematikai nyelvezete is a kozonsdgesvagy parci6lisdifferenci6legyenletrendszerekrekorldtoz6dik. A hipertdri technol6gia(hogy miert ezt az elnevezdsthaszndljuk, arra csak k6scjbbtdrtink ki) alapjai nem determinisztikusak6s a kvantummechanikaalapproblemdihozk6t6dnek,de annak szok6sos6rtelmezeset6l is l6nyegesm6don eltdrnek,igy szemldletv6ltdstkivannaka kvantummechanika ndhiny probl6m6j6nak lrteknezeseiben is. Fontosaklesznekolyan, csak eldgsziik korben ismert nemline6ris effektusok is, melyek az elektrodinamikadeterminisztikus,m6r ismertnek v6lt r9szdhezkapcsol6dnak,azoknak szervesfolytat6sa,kiterjesztdse.(Ezek a nemline6ris folyamatok persze nemcsakaz elektrodinamikdbanfontosak, hanem a term6szettudom6nyokm6s tertletein is.) Ezeketa hat6sokat el6 szor Nikola Tesla,Henry Moray, Hans coler, Hubbard 6s napjainkban id. 6s ifi. B6day kped haszn6ltafel energiatermel6folyamatokr;. M6r most el6re kell bocsdtani,hogy a hiperteri technologiaalapelveinek fizlkai leirrisa nem teljes, egyestertleteken sajnos csirdibansem lelezk, mis tertiletekenpedigcsak korvonalail6that6ak. F,z6rt szirmosnyitott k6rd6ssel fog taldlkozni az olvas6,s ezekmind egy-egydoccen6t, akad|,lytjelentenek

TERTECHNOLOGIA

a tdrtechnol6giamegertes6hez,elsajatit6sah oz vezetoegy6bkentis meredek ifion. Ez a tanulm6ny sok szempontb6lelso a maga nem6ben,s ezzel sok gond is j6r. Remeljiik, a kes6bbi kiad6sokbanezeketa doccen6ketki lehet kiiszobolni. A hi6nyoss6gok,fehdr foltok egy rdsze nem a szerzokismereteinek hi6ny6b6lfakad,hanem egyel6resajnosipari titok, igy nyilvdnossdgra nem hozhat6, legaldbbisebben a tanulm6nyban.A feher foltok, hi6nyoss6gok m6sik reszepusztdnanyagi okok kovetkezmenye.Sok effektust,jelensegetkellett volna reszletesebbenismertetni, de ez a terjedelmet,s igy a konyv 6r6t nagyonmegemeltevotna.fgy az olvasonakmindenk6ppenondllo munk6t is kell vegeznie,ha a szerkezetekmrikodesenekfiz*itjflt reszletesebbenmeg akarjaerteni. Mint majd 16tnifogj6k, az osszeskdsziileka v6kuumenergiiravagy nullponti energiaraalapozzamrikod6set,ez az energiaforrasminden szerkezeti megold6sn6l.Ennek a kaotikus, fluktu616elektromagnesesenergi6nak a fluktu6ci6j6t er6siti fel az osszes szerkezet,valamilyen m6don elvezeti, hasznosform6v6 alakitja. Ezert a v6kuumfluktuitcio, a v6kuumenergiaterm6szetenekmegismerdsevel kezd6dik a tanulm6ny. Hatteranyagkenterdemeselolvasnipdld6ulA. RuedaSurveyand Examination of Electromagnetic VacuumAccelerationEffects cimii tanulm6ny6t(SpaceScienceReview,Vol 53,pp 223-345,1990). A vakuumfluktudci6thatekonyanfelhaszn6lokesnildkeknagyrdszenemlinedris elvekenmrikodik, ezert ezek6tfog6ismerete nagyonhasznos.Sok Ajfnlom cikk, konyv jelent meg e tdmaban az utobbi evekben- szerencsere. az olvas6k figyelmebe p6ld6ul Gaponov, Grekhov, Rabinovics konyv6t, melynek cime: Nonlinearities in Action (Springer Verlag, 1992). Tobbfele megkdzelitestis felhaszndlhatn6nka tanulm6ny felepit6s6nel. Hakizdrolag kutatok szitmdra ir6dna, ak,koraz alapvet6 fuikai effektusok szolr'a ismertet6sevela fiztkai modell- 6s paradigmavdlt6ssztiks6gess6g6rol az energetikairdnt drdekl6ddmiiszacsak.De ezatanttlmirnykotetelscisorban kiaknak kdsziilt,ezert m6s utat kell kovetniink.Ez6rt elsosorbana mtikodes megertes6hezsziiksegesalapelvekkel,modellekkel foglalkozunk, s csak olyan m6lys6gben,ami elengedhetetleniilsziiksdges.AzI. rlszben egy oszszefoglal6kovetkezikajelensegekfizrkaialapjakol, arr6l, hogymi a hipertdri energia,vagy nullponti energia frztkai termeszete,6s melyek az alapvetb tulajdonsdgai.Ezutin, az eI6z5 fejezetreepitve, ennek az energiinak a kiayeresdreszolg6lom6dszereket,fizikai effektusokat mutatunk be, ezek

ELOSZO

el6nyeit, htlitrdnyaitis leirva. Minden r6szben rovid attekintest adunk a t6rtechnol6gia eddig m6r ismeretessev61t szabadalmaztatottelj6r6sair6l, hogy ldssuka szobajohet6 eszkozoket6s m6dszereket.v6gtil az ttoszoban nagyon roviden a tdrtechnol6giaalkalmaz6silehet6segeitelemezziik. Alapvet6 feladatannak abizonyitina es ismertetese,hogy az itt ismertetendo tertechnol6giaiszerkezeteknem az energiamegmaraddsi torvdnymegszegesdvel, hanem ellenkezrileg,annak betarttisdvalmiikridnek. Azt is be kiv6njuk mutatni, hogy milyen lehet6segekadodnakegyrejobb energiakonverterek keszites6hez.A tanulm6ny n6hdny esetbenrovid h6tt6ranyagot, ,,boxot" tafialmaz, amely m6s behitipussal van szedvees saj6t 6br6i is vannak. Ezeketazert ktam, hogy segitsdkaz anyagmeg6rt6set.Ugyanilyen c6llal kesziilta fiiggelekis. Sajnosezeknekahi$teranyagoknaka terjedelmet a tervezetthezkdpester6sencsokkentenikellett anyagiokokb6l.A megadott irodalom viszont segitsegetnyijt az egy6nimunk6hoz, tifiekozodlshoz. Nem veletlen, hogy eddig nem terjedtek el ezek a konverterek annak ellenere,hogy m6r a 20-asevekvegenmeg6pitettekaz elsrimrikodo modelleket. Negy feltetelnekkell egyszere teljesiilnie ahhoz,hogy elterjedjenek ezek a kesztildkek.Ez a ndgyfeltetel a kovetkez6: 1. Legyenekmiikodo modellek, amelyekbizonyitjirk, hogy a vdkuumfluktu6ciob6l az energiakicsatolhato.Ez a munka megindult,m6r vannak kis teljesitmenyrimrikod6 modellek. 2. Ismerni es ismertetnikell az alapelveket,hogy ne kelljen mindig ujra es elolr6l kezdenia kutat6st, fejlesztest.Ez a tanulmilny ezt a celt szolgttlja, remelve,hogy az 6rdekl6dcjk szdmameghaladjamajd a ,,kritikus tomeget", s igy a terjedesifolyamat visszafordithatatlann6 v6lik. A fizikai alapelvekismerete a leend6 konstruktorok szftm|ra is fontos, hogy tudj6k, milyen ir6nyba erdemeshaladniuk. Az els6 konstrukt6rdk 6ri6si tapasztalatitud6ssales intuici6val is rendelkeztek,amikor k6snil6keiket megalkott6k.Ez csak kevesember szaman adatik meg, s cjk sem tudt6k 6ttorni a hallgatds,az ellenerdekfalitt.Ezta falat konnyebb6ttorni, ha tiszt6n l6tjuk, a mai fiztku tuddsunkis elegend6ahhoz,hogy elfogadjuk a vdkuumflukturlci6thasznositokesziil6kekmegval6sitds6nak leheto seget. 3. Sziiks6gvan a kornyezetvedSksegits6g6re,t6mogatasara- 6k m6r felismertek a jelenlegi drdga es kornyezetszennyezo,,fekete" technol6gia veszelyeit.

TERTECHNOLOGIA

4. V6giil, de nem utols6 sorban,sziiks6gvan olyan v611a1koz6 ipari h6ttdrre, amely gyarthsbaviszi ezeketa kdsztlekeket. Ugy tiinik, hogy mara mind a negy felt6tel beteljesilt. Vannak miikod6 mo dellek, nagyj6b6ltiszta a fizkai h6tter, a kornyezetvedokegyreer6sebbek 6s c6ltudatosabbak,6s sziiletobenvan a kornyezetvedelmiipar is. Az 6tt6res ideje elerkezett. A t6rtechnol6gia - a v6kuum vagy az eter - uj, eddig ismeretlen 6s hasznositatlan tulajdonsdgaitalkalmazo technika. Mindeddig nehany elszdnt, szivos 6s szerencsesfeltalalo ,,tenyereltbele" veletlenil azokba az effektusokba,melyekuj, eddig lehetetlennekv6lt effektusokateredmenyeztek. Tobbfele uton, szdmosuj effektust lehet tal6lni, melyb6l az [. kdtet a nullponti energia fogalm6val, flzlkal- alapjaival ismerteti meg az drdekl6d6 olvas6t, s benne nehdny szabadalmileir6st 6s tal6lmSnytored6ketis lehet taldlni. Amikor a Bevezetdsa tdrtechnol6gidba cknii konyvem kâ&#x201A;Źsziilt, a v6kuumenergiameg a fuikusok tobbsegeszamdraismeretlenvagy bizonytalan fogalom volt, a mdrndkok pedig egy6ltal6n nem ismert6k. Azota kisdrletileg egydrtelmiien sikeriilt bizonyitani a nullponti energia 16tdt, s sorozatban gy6rtjdk azokat a koriilbeltil 170%os fiit6berendezf,seketaz USA-ban,melyek ezt a hatdst haszn6lj6k. Sokat, de nem elegetfej16d6ttez a teriilet, s ma m6g messzenem kap eleg tdmogatilst: egy maroknyi elszAntemberen kiviil nem foglalkozik vele senki.Rem6lem,ez a kotet mdg t6bb emberkezfhe keriil, s igy a tuddsunkbolhiinyzo sok ,,feherfoltot" id6vel fel tudjuk sz6molni, s a gyakorlatban mfkod6 g6pek meghozzirka t6mdnaka megdrdemeltt6mogat6st. Budakeszi,1998.6prilis 30. Dr Egely Gyorgy

I. RESZ

ATERTECHNOL6GN FIZJKAI AI.APJAI Miel6tt a frzkai alapok ismertetesdbebelekezdenenk,egy fontos megjegyzâ&#x201A;Źst kell tenni: mindazok, akik tertechnol6giaiszerkezeteket, szabadenergia konvertereket,antigravitdcioseszkozdketstb. felfedeztek,nem ismert6kj6l a kvantumelmeletet.Mindazok akikjol ismerik a kvantummechanik6t,foleg annak ortodox felfogas6t,nem tudtak ilyen szerkezeteket kdsziteni. s hogy mi6rt, a fejezetveg6rerem6lhet6legvil6goss6v6lik.

A NULLPONTIENERGIAES TUIAJDONSAGAI Ha feltessztika k6rd6st egy mfszaki szakembernek,hogy milyen a t6rido szerkezete,azI viiaszolja, hogy csak az anyagnakvan szerkezete,a t6rnek nincs, annak csakkiterjed6se,dimenzioivannak 6s ez pedig hiirom. val6j6ban a t6rnek is van szerkezete,m6ghozz6egeszendrdekes6s kiilonleges,es az sem biztos, hogy a t6rnek csakh6rom, egym6sramer6legeskiterjed6se, dimenzi6ja van. De nezzik most csak a kerddsels6 r6szdt,vizsgdljuk meg, hogy milyen a ter szerkezete. Ha a t6rb6l elt6volitjuk az anyagot,akkor a mriszakiszakembersz6m6ra megjelenika v6kuum, bdr a miiszakiterminol6gi6bana l6gmentesen leztrr t6rben levci,alacsonynyomAsughz jelenti a v6kuumot.Ha tov6bb tokdletesitjiik a szivattyuz6st6s tort6netesenmilden anyagottokeletesenel tudunk t6volitani egylezhrt tlrreszbll, akkor m6r csak elektromdgnesessug6rz6s marad ott. De ett6l is megszabadulhatunk,ha abszoftitnulla fokra hiitjiik ezt alezintreret. (A gyakorlatbanezt az iiTapotota t6voli vildgrir anyagmentes helyein elegj6l megkozelitjiik.) Termikus sugarzdLsmentes es anyagmenres izolitlt regi6kat kis6rletilegis el6lehet iilitani, teh6t a fizikai v6kuum el6g j6l megkozelithet6,ha jelenlegi gyakorlati szerkezeteinkkelnem is tudjuk tok6letesenmegval6sitani.A vakuumr6l alkotott felfog6sunka technika 6s a frzika rlll6sdt6lftigg6enmindig vriltozott. (Egy j6 osszefoglalast tal6lhatunk Timothy Boyer cikkeben,a Scientific American cimti folyoiratban.)

TERTECHNOLOGIA

A XVIL szinadbanugy gondoltitk, ha teljesenkiszivattyizzak a levegot egy adott t6rr6szb61,akkorjutunk a tok6letesv6kuumhoz. Kes6bbieksor6n a XD( szinadbannyilvdnval6v6vdlt, hogy alezixt terreszmegh6m6rsekleti sug6rz6st,termikus sug6rz6stis tartalmaz,6s az ugyanugyosszenyomhato, a sug6rnyom6sdrteke nagyonalacsony,es igy mint a gdzok.Termeszetesen mfszaki szempontbolnem ldnyegesa szok6sosparamdtertartomAnyokon sug6rbeltil. Az6ta azonbanr6jottiink, hogy egybizonyos elektromagneses zdrsakkor is megmarada terben, ha a rendszertabszolutnulla fokra hiitjiik, es ez az ugynevezettnullponti sugdrzds,a vdkuum szerkezetenekkikiisz6nullponti sugdrzdslesza kdsdbbiek bolhetetlen resze.Ez az elektromdgneses sordn a vizsgdlatunktdrg,ta. Azt mdr reg6ta tudt6k tapasztalatbol,hogy a testek hcimersekletees a feliilet arryaga,jellege nagymertekbenbefolydsolja a hosug6rzdst.Ennek pontos kis6rleti es matematikai leirAsdtcsak a mult szinad vdgen tudt6k megadni. Egy nemet fizikus, Wilhelm Wien adta meg 1893-bana hcimersdkleti sug6rz6snaka pontos matematikaialakjdt. A nullponti energialet6t el6szor elmeleti uton j6soltdk meg, m{ghozzit a kvantumelmelet ki6piil6s6nek kezdeti szakaszin [ 2 ] . Amikor Planck kidolgoztaa h6sug6rz6sra vonatkozom6sodikosszelugg6s6tl9lO-ben,az a kovetkez6 form6t oltotte az energiasiirrisegre:

p(at.r)= 4= G"lg-* 4\ nc \e,-1--T)

(l)

(A z6rojelben1ev6tag a sririisdgfiiggveny. Ez a mdsodik tagnal linedrisl) ahol: ro : a korfrekvencia,mâ&#x201A;Źrt6kegysdeeIllsecl k =Boltzmann alland6,1,38' 10-23lJoulel"Il p : a sugtirzdsdtlagosenergiasiirisdgem1dusonkdnt,lJoule'sec/m3l (ahhoz, hogy t6rfogati energiasiiriisegetkapjunk, integr6lni kell a teljes frekvencia,vagy korfrekvencia,vagy hull6mhossztartomanyra.Az energiasiinisdg az

r p(a1r)da

E: J

@-0

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAIALAPJAI

osszefiiggesb6l sz6mithat o, azaz9 = ,Irl,, T1)

da fi = Planckalland6,1,0545- 10-34{Joule.secl (gyakranhasznaljuk ah = hl2n alakban,aholh:6,625. 10-34[Joule. secl) = = 2,997 . 108fm/secl c fenysebessâ&#x201A;Źg, T: abszoluth6mdrsdklet['K]

Az ( I ) osszefiigg6s egy h6m6rseklett6lfiigg6 (termikus) 6s egy att6l nem fiigg6 (nullponti) tagot tartalmaz. p(ro, 7) = pr(c,r,T) + pzpp(a),azaz

p(ot,r)=#(+-J.#

(r.b)

ahol: p,: termikustag,hom6rsdkletfiigg6,0 "K-n6l eltiinik, azazp,(a,0) = 0. Ez a tag volt Planckeredeti,1900-bankidolgozottformuldja,melyettizev mulva javitott, modositott;es pTpp:zerc pont, vagyis nullponti energiasug6rz6stagja (nem fiigg a h6m6rs6klett6l).sfiriisdgfiiggvdnyelineAris,ltsdaz (l) kifejezdszinojelben lev6 mdsodiktagidt. A k6t eloszl6sigorbe egym6shozviszonyitott alakjaaz L iJ:lr6nl6that6. Ha nem a korfrekvenci6t, hanem a frekvencidt haszn6ljuk, atkor az a = 2nv 6s h: hl2n osszefiigg6ssel a m6dusonk6ntienergiasiirfsdgeloszl6sa a szintenismert:

#=oQ,q:eyG-.+)

(rc)

alaku lesz. Ugyanezaz osszefliggdsa hulldmhosszfiiggvenydben,a )u= clv felhaszn6l6s6vala kovetkez6 alaki lesz:

#=p(t,ry=ryQ#-.k)

(l.d)

Az (l) osszefiigg6sben a jobb oldalon zirojelben tal6lhat6 az I l2ha tag, ami a m6dusonkentinullponti sugarz6senergiasfriiseg6tjelenti, mig a m6sik

TERTECHNOLOGIA

L6tjuk, hogy a z6r6jelenbeliil csak tag a h6sugarzfusnakazismertosszefitggese. az els6 tagban szerepela homers6klet,a nullponti energidbannem, azaz a nullponti energiaa h6m6rs6klettolfiiggetlen,nem tiinik el mrlla fokon sem.Az (1.b) osszefiiggfsbendifferenci{lis form6banmar jol lftszik a nullponti energiasiiriis6grrekaz alakia,esmeglehet6senkis 6rt6knek ttinik, hiszena nevezoben kobeszerepel,6s magaa Planckalland6is nagyonkicsi, 10-34 a fenysebessdg Azonban a magasabbfrekvenciak fele haladva a h nagysfgrendii. [Joule/sec] es a nevez6benlev6 c3 â&#x201A;Źrtekemar kompenziihato 6s a magasfrekvenci6k fele a teljesitmenysiiriisegis mar a vegtelenfel6 kozelit. (Ez divergenciatokoz, s kihagyt6ka nullponti energrifiaszhmit6sokb6l,mondvan,hogy emiatt 61ta16ban a te|esitmenynincsval6sjelentese,hiszendivergens.)Aiacsonyfrekvenciaknal siiniseg nem nagy, de ha integrd[uk ezt a kis teuesitmenystiriisegetminden egyesir6nyra, es minden egyes frekvenciara, akkor nagyon magas erteket kapgnk. Attolfiigg6en, hogy hol v6gjuk el a frekvenci6t,mi leszaz a Kisz$bersug6rz6sfrekvenci{ja,m6s es m6s tek, ami fo16nem nohetaz elektrom6gneses energiasugdrz6serteket kaphatunk. Tobbfdlebecsl6sis ismert, de ezek mind megegyeznekabban,hory rendkivtil magasenergiasiinis6g6rt6ket adnak. Az energiasririisegbecsl6seattol fiigg, hogy az l]a itbrin l6that6 kobos nullponti fajlagos energiasiiriis6geloszlasgorbdje alatti teriiletet meddig integrfljuk, mikor, melyik korfrekvenciitnil fejeznlkbe az tntegrii{st. Ha a maxim{lis korfrekvencia6rt6ketugy becsiiljtikmeg, hogy a nukleonok m6ret6n6l nem lehet nagyobbaz elektromfgnesessug6rz6shulldmhossza,akkor koriilbeltil 10-aasec l, * 10-33cm erteketkapunk. Ehhez a f6nysebess6gb6l nagys6grendrikarakterisztikusid6tartam tartozik. Igy a kdrfrekvenciaertdke mozog, itt kell az rntegriiirst abbahagyni.Ekkor a 1044Hz nagysAgrendben kobos spektrum alatti terii,letkoriilbeftil 1ge+g/cm3 tomegegyenert6kiienerHa alacsonyabb felhaszn6l6s6va1). giastiriis6getad (az E: mc2 osszefiigg6s frekvenci6nfl ,,vfgjuk el" a spektrumot,akkor kisebb 6rt6ketkapunk' MAs adnak.(Osszehasonlitdsk6nt: 1gz0g/cm3 energiasiiriiseget becslesek,,csak" az atommagsiirtis6gekoriilbeliil l0la g/cm3). Ez a megfontolAsazt mutatja, hogy val6j6bannem a ,,sfrii" anyagmozog az iires v6kuurnban,hanem a sririi, de surl6d{smenteselektrom6gneses rezgesek,,tengerdben"mozog a kis siilis6gii anyag.Ezen modell szerint a v6kuum val6j6bannagyon siirii, es magasa fajlagos energiatartalma.Pontosan ez6rt a magasenergiasiiniseg{rterdekesszdmunkraa nullponti energia vagyvdkuumenergia.Nâ&#x201A;Źzztik meg reszletesenennek tulajdons6gait'

A TERTECHNOLOGIAFIZII(A|ALAPJAI

Planck 1910-benkvantummechanikaimegfontol6sokb6ljutott el a nullponti energiithoz,de ezzel az effektussalnem sokat tor6dtek. ugy v6lt6k, hogy ez az elektrom6gneses spektrumhoz tafiozna, de nem j6r megfigyelhet6, m6rhet6hat6ssal.igy a nullponti energiakdntsz6montartottjelenseg az ortodox kvantummechanik6bancsak egy ritkdn megemlitett, ink6bb zayaro6s felejtenivalo effektuskent jelent meg ([3]). Ez afoleg nagyfrekvenci6knaljelentkezomagasenergiasiinis6gval6ban meglep6 - azonnalfelvet6dik a kerdes,hogy miert nem tapasztaljuk ezt,

F a

.5 r.00r-16

I t/

I o

3 t ?50t-tr A H

a E

.E o.mprc

! r.mr-rc G00r.lo 10"

//,

\'j

l0r bclrveuc{a

l0r

A gorbealattiteruletadjaaz energiatartalom ert6ket.A nullpontienergia gorbejenemfrigga hom6rs6klettol, 6s ldtszolag a v6gtelenbe tart. Valoj6bana frekrrencidnak vanegyfelsokorldtja, de ennekert6kem6gketseges. Egyessze,'cikrigyvelik,hogya regkisebb, megszamitasba vehetom?ret .10-33 cm, igya maximdlis frekvencia kor0lbeluijOaaHz. 1./AABM: A TERMIKUS ES NULLPONTI SPEKTRUM LOGARITMIKUS KOORDINATAR ENDSZERBEN

A TERTECHNOLOGIAFIZIKAIALAPJAI

r.36t-16

t.mt-t6 E t k

t zlor-rc A I I

E o.oor-r D

lralrrucla

ecv nEszr urueARts r.16ASRA: ATERMTKUS SpEKTRUM KOORDINATAR ENDSZERBEl.r

l.as-16

l.oot-16

5 !

{ ?.!or-rr

3 c

umr-ra =R t c

trckvscaa

T.ucABnn:A NULLPoNTI SPEKTRUM EGYRESZELINEARIS DSZERBEN KOORDINATAREN

|.OI+1t 3A,'

miert nem jelenik meg iszonyatosrombol6sk6nrez ahatalmasenergiasiiniseg?A viiasz egyszeriies nyilvdnvalo:az6,rt,merr ez a sugirzftshomog6n es izotrop. A gyakorlatis ezttfimasztjaali, hosszu ideigeilrtnem lehetett kiserleti bizonyitekot tahlni letezes6re,mert valoban: a v6kuumenergia eloszldsahomogdnes izotrop. Homogenitasalatt azt ertjik, hogy nincs a tâ&#x201A;Źrnek jelenleg olyan ktilonlegesenkiv6lasztotthelye, ahol ez a nullponti sug6rzis ertdie dsebb vagy nagyobblenne,mint a kornyezet6, es az6rt izotrop, mert nincs a tdrnek egy olyan speci6lisankijelolt tr6nya,ahol m6sk6nt viselkedneez a sugarzAs.A nullponti energiailyen szempontb6lm6skent viselkedik,mint a Lornyrr.ttinkben tapasztalhatohomersekletisug6rz6s.Ez utobbi homog6n, hiszen peld6ul a Napb6l erkezosug6rz6st(az elnyelohatdsokkiv6tel6vel) mindeniitt ugyanolyannaktalaljuk, de nem izotrop. (Mert peld6ul a Nap fe16 fordulva a sugdrzdser6ssegejoval nagyobb, mint ha kezdtink a Napt6l elfordulni, vegillis taldlhatunk olyan helyet, olyan hanyt, ahonnan a Nap sug6rziisa egyiiltaliln nem 6r minket. Ezert tehtfi pelddul a Nap sug6rz6si homog6n, de nem izotrop 6s igy van ez a szrlindtistek h6sugirzitsinii.) A nullponti energia azert nem gyakorol detekt6lhat6 traiast szok6sos eszkozeinkre,mert homog6n es izotrop. Minden irdnyb6l eri hat6s a resrcket, igy eredohatdsnemjon letre, legaldbbismakroszkopikusmdretekben. Hasonl6 a helyzet a statisztikusmechanik6ban,ahol a makroszkopikus testek azert nem mozduLnakel, mert az 6ket ,,bomb6zo,'gdzmolekul6k egymashatasdtkiegyenlitik. Ha viszont avizsgirlt t6rgy merete elegend6en kicsiny, a molekul6k kolcsdnhatdsam6r 6rz6kelhetoGsz (Brown mozg6s). Termikus sug6rz6ssalis el lehet 6rni homogen es izotr6p eloszl6st egy behatiirolt kis t6rr6szben,pdldriLul olvaszt6kemenc6ben. Mierf nem olvadnak el akkor atdrgyaka nullponti energiaelnyelesemiatt? Azlrt,mert a tirgyak 6s kornyezettikegyensulytalakitottak ki a modusonk6ntikob6s energiasii_ lisdsri nullponti energidval.Az egyensulycsakilyen koboseloszl6ssalalakul ki, de hrimersdkletJiiggetlen m6don.A termikus sug6rz6s,mint neve is mutat_ ja' h6m6rs6kletfiigg6.Az ilyen jellegrieloszldsegyensulya bonyolult, fuggaz abszorpci6s,emisszi6s,transzmisszi6ses geomettiaitlnyezdttot lr. A nullponti energiaezeklola parameterekt6lnem fiigg. A nullponti energiahomogenitdsaesizotr6p jellege azt jerenti,hogya rcr b6rmely rdszebenezt a tulajdons6gottapasztaljuk,p6ld6ul a Fold vaw a csillagok belsejdben,de a tdvoli vil6grirbenis ez a tulajdonsdgmegmarad,

TERTECHNOLOGIA

azaz mindemitt ugyanolyanm6rtekri, esugyanolyantulajdons6gu,speci{lis kitthtetett irdnyt teh6t nem tal6lunk. Az izotrop tulajdonsAgmiatt Lorentz invaritinmak is kell lennie, mivel nincs kitiintetett inerciarendszer,ahol ez a jelens6gm6skentviselkedne.igy minden megfigyel6,aki egy kiv6lasztott mozog, 6s egym6shozkepest t6vo1iponthoz k6pestegyenletessebess6ggel nem gyorsul, ezt a jelens6getugyanolyannakfogja tal6lni' Ez nem 6ll a vagy valamelytest 6ltal kibocsatottelektrom6gneh6mers6kletisug6rz6sra, ses sug6rz6sra,ott ugyanis a Doppler eltolod6s miatt az inerci6lis rendszerbenmozgo sugarforr6sfrekvenci{ja es intenzithsamds 6s m6s lesz, ha felenk kdzeledik,vagyt6ltink tdvolodik a sugdrforrds'(L6sd 2- itbta.) A l4l irodalomban Boyer reszletesenis megindokolja,hogy mi6rt kell homogenA Lorentz invariancia levenek 6s izotropnak lennie ennek a sug6rzdsnak. zet6s6ta 2. box tartalmazza. azert lehet kiztrni az inho' A v6letlenszerrieloszl6skovetkezmenyekent mogenit6st,mert id6vel ezekaz inhomogenit6sokmindenk6ppenmegsztinnenek. Egy ilyen inhomogdn sugarzasiterben 1ev6dipolus oszcillator azonnal m6s frekvencifn kezdene sugdrozni6s ez az inhomogenit6steltiinteti. Hasonlo lenne a helyzet,ha ez a veletlenszeriinullponti energiasugfrz{sa term6szetbennem lenne izotr6p. Ebben az esetben ta16ln6nkegy olyan ir6nyt, ahol peld6ul sugfrzasi nyom6stlehetnekimutatni. A nullponti energi{nil viszont a term6szetbennem lehet egy ilyen kiv6laszlott tinyt tali1/'' ni, csak a homers6kletisugarz6snal.A toltott dip6lusokon egy ilyen kittintetett irinnyal rendelkez6sug6rz6sazonnalsz6tszorodna,teljesenv{letlenszertivdv6lna. Ha viszont nincs kittntetett ir6ny, akkor bdrmilyen toltott dipolus oszcillftor azizotrop v6letlenszeriisug6rz6stnem fogja iira ifialakitani, hanem hasonl6formaban fogja elnyelni,majd ujra kisug6rozniv6letlenszerri ir6nyba. (Erre a levezetdstBoyer a [4] irodalom B fiiggelek6ben adja meg.) Belathat6, ha a nullponti energiahomogdn, izotrop, es Lorentz transzform6ci6val szembeninvari{ns, akkor a szokSsostermeszeteskflriilmenyek kozott nem tapasztalhatjukhatds6t.A helyzet analog althoz, amikor egy lezitrt terbenhomog6nh6m{rsekleteloszlfsmellett vizsgfljuk ginnak a nyo' iranydt.A g6zmolekuldkvdletlenszertienfognakmozogm6s6t,6ram16s6nak ni, nincs kitiintetett ir6ny, es alezint terreszbennem tal61unkolyan reszt, ahol a nyomds elterne a tobbi t6rreszbenta16lhat6nyom6st6l'

Spektrum intenzit6s eloszldso p(") k6zeled6 renszer v>0,v= dllondd

6 1 1 6r e n d s z e r

?^ v dr d s

t6v_olod6 rendszer kâ&#x201A;Źk v<0,v=6llond6 ar It/sec]

Fekete test spektrumdnakv6tttoz6sa attor ftiggoen,hogy az dil6 rendszerhezk6pestkozeledikvagytiivolodik. Ez a spektrumnem Loren?-invaridns, a spetctrumvitttozik.A kozered6 rendszersugiiadsdnakintenzitasa no 6s a frelarencia is eltolodik.A sugdao test f homerseklete mindh6rom esetbenazonos. S p e k t r u mi n t e n z i t o s eloszl6so kdzeled6 renszer v)0,v=6llond6

6 1 1 6r e n d s ze r

A nullpontienergiaspektrumanem v6ttozikattolfugg6en,hogyaz egyen_ letessebesseggelmozg6tirrgykozeredik vagytdvotooit.n ooippterJltote dds ugyanbekovetkezik spekirumr6szheryere'ugyanoryan , de azeltolodott r6szkerril,minteredetilegvolt.Viiltozilstcsak akkorlehetneeszrevenni,ha egxveges6rt6kenv6ge lennea spektrumnak, s azta magasfrekvencidt meg is tudndkfigyelni.Az intenzitiisvdltoz6soknem ldtszanak,komprimillodnak. z. ABRA: ATERMTKUS FSNULLpoNTt sucARzAsvsEtKEDEsE rNeRcAus RENDSZEREKBEN

A TERTECHNOLOGIAFIZIKAIALAPJAI

generdtor h6szigetel6s, benne szivottyrl

kondenz6tor

Tkornyezet

intenzit6s cs6 kkenCs

i n t e nz i t 6 s n 6 vekedâ&#x201A;Źs k6keltol6d6s

vd r6 seltol6dds kisebb sugdrnyomds

nogyobb sug6rmyomds forg6 h6sugdrz6 kerdk

forg6rdsz

hogYa kozeA 2./a 6brdn ldrthato, ledo tdrgyakmelegebbnek,a t6vo lodoak hidegebbnek lAtszanak,s ezzel a hom6 rs6klet-k0lonbs6 g gel elvileghoerog6petis lehet hajtani.

lesz,az 6llohocser6loka h6m6rs6kleten 86r a forgor6szaTy kornyezeti ez Term6szetesen lesznek. hom6rsekleten Dopplereltolodasmiattelt6ro gyakorlat igy a ad, kis h6m6rs6klet-kulonbs6get rendkivul elrendezes azelvi szdmAranemmegfelelo. Az elrendezescsak l6tszolagnem igenyelfolyamatosmunkabefektet6st. a kondenzdtorhoz szfurmazo, Valojdbana kazdnmagasabbhomers6kletebol a forgo kereketlassitja.Ha a folyamatot k6pestmagasabbsugdrnyom6sa dllandoanfennakarjuktartani,munkatkellv6geznia ker6ken.A nullponti nemjon l6tre,igyezta spektrumot a spektrumeltolodds spektrumsz6mdra felhaszniilni. ilyen erog6p-konstrukciohoz nem lehet rpirErr H6eRoGrprLvr z./c AaRa:A SpEKTRUMElroLnsnn

Ha a nullponti energia sug6rz6sanem homogen es izotrop lenne, mar r6gen ismern6nk es haszn6ln6nk.Ezen tulajdonsdgai azonbin rendkivtili m6don megnehezitettdkennek az energiinaka megtal6l6s6t.Ezt aLorentz invarianci6t lnzilrolag az (l) osszefiiggesben leirt, a frekvencidbankobos energiaeloszl6s spektrum tudja biztositani, amint az a 2.6br6b6l is l6tszik. Ilyenkor hi6ba tortenik Doppler eltol6d6s,egy m6sik frekvenci6b6llecsokken6 frekvenciakitolti az eloz(5hely6t,teh6t nem vessziik6szreinerciarend_ szerekndla sebessdgkrilonbs6get. Ilyen szempontb6lteh6t a nullponti ener_ gia eterkdnt nem johetne sz6mit6sba,nem lehet kimutatni a megfigyel6 mozg6s6naksebesseget. Az izotrop tulajdonsdgmiatt nem lehet sug6rnyo m6st sem kimutatni (ez az ugynevezettEinstein-Hopfsug6rnyom6s),es ez is kifejezettencsak a kobos eloszl6suenergiaspektrumra je[emz6. Teliesenmdsleszaz eset,ha nem 6lland6 sebessegti ineicia rendszerekbol hanem gyorsulo rendszerekbcilhgyeljiik 2 nuilponti energia spektrumdt. Ekkor, azaz gyorsulorendszerekndlm6r megfigyelhetciv6ltoz6i j6n letre, de errol kes6bbr6szletesebbenis irunk. N6zziik most meg azt, htgy mi is ennek a nullponti energianaka forr6sa. A FORRAS A nullponti energiaforr6s6t r6szletesenvizsgdlja Harold puthoff [5]-ben. Elvileg kdtfelemodonj6het letreeza sug6rz6s:vagyugy,hogya vildgegyetem keletkez6sekor eza stg6rz6sis l6trejottpeld6ultgy, mint : r roko, iozmikus hiitt6rsug6rz{s,vagy pedig a nuilponti erektomtignesessugdrzrisaz univerzumbantaldlhatf rdszecskdk dinamikusmozgtisdnaka kdvetkezmdnye. Az t5l irodalom ez ut6bbi hipotezist tilmasztjaal6, es ez aztbizonyitja, hogy egy konzisztens,6lland6anregeneral6dosug6rz6sr6lvan szo,u-lry a teljes uni_ verzumbanmindentitt ugyanolyan.Ez annak a kovetkezmenye, trogy a nullponti energiasugarzds elnyeldsesujra kisugarz6saegydipolusaltal helyi egyensflyon alapul,azazha egy dip6lusilyen inhomogen,veletlenszertisug6rz6st nyel el, azt ugyanolyanform6banveletlenszeniensug6rozzayissza.Ez a sugirzds tehii:i.dnmagdt regenerdljanagym6retekbenis. Ez azzal j6r, hogy egy adott toltestltal erz6keltilyen hiittersugbrztsaz egdszuniverzumdltalkeltett nullponti energiasug6rzdsnak a kovetkezm6nye.Ezamondat azt is ttikrozi, hogy ha valamilyenm6don sikeriil eztaz eneigidtmegcsapolni,esegyhelyen ak6r helyi inhomogenitds 6riin ifiaray,ttani,akkor ez ai energia-az eg6sz univerzumb6l ut6na p6tl6dna 6s korl6tlan mennyisegbenujri p6tolhato.

TERTECHNOLOGIA

Ezdrt korldtlan mdrtdkbenrendelkezdsredll6, megiiuki energiafornisrdl van haszdsszesenergetikaifolyamatot sz6,amely a teljesuniverzumbanlejdtsz6d6 azaz a t6voli es kozeli csillagokbelsej6benlej6tndlja fol energiafondskdnt, a gyakorlatszam6rakorlatlanenergiasririisegu sz6d6folyamatoksegits6gevel nem szenyes intenzit6su forrast ad, ami abszohitmegiliul66s a kornyezetet nak tekinthetd. nyezf,,zdld" energiaforrds toltott reszecsket levo,elektromosan ery nyugalomban Ha ery ilyen sugarmezobe jon, de sugarzashatasaramozgasba tesztinh akkoraz a kornyezoelektrom6greses hanemery eleggealacsonyhalir6r' a mozg6samplitud6janem n<jra vegtelensegig, egyenstrlpakeriil. Hasonloanahhoz,mint amikor tekn6lmegall6sa kornyezetevel termodinamikabanegypont mozgasaa kornyezetevel a klasszikussztochasztikus folyamato hory egytoltott reszecske keriil.Nincs arrateh6tlehetoseg, egyenstrlyba san energiatnyerjena komyezetet6l(hacsakkiilonlegesfeltdteleketnem f6maszfrekvenciai tnnk). Kimutathatotov6bbd(lasd t5l), hogyaz eryesenergiam6dusok kozottis eryensulyalakulki, teh6t nem ldpnekfol a kiilonboz6frekvenciakkozott tranzienseklegfetebbnaryon rovid idore.Ez ail.ielentt hogybdrmelyfrekvenci6t a masikba. eryik frekvencicsoportb6l is vizsgaljuknem leszdtlagosanenergiatadas helyi eryensrlytid6z elo, es Ezert a szabadtoltesrehat6 nullponti energiasugarzas dnregenenil6. a nullpontienergiasuginasfrekstenciagorbdie

xiSEnIeTI TAPASZTALATOK HARMONIKUS OSZCILLATOR Amit idaig olvastunk, az V,tzirolag e1m61etimegfontoldsokonalapult, most nlzziJkmeg, hogy milyen kiserleti bizonyit6kokallnak rendelkez6siinkre.Legegyszeriibblenneterm6szetesenegykistomegiielektromostlltdst (azaz cdlszeriien egy elektront) egy k6pzeletbeli rugora tenni 6s megn6ni, hogy ez az "K-re 0 kell Term6szetesen sugarzdsban. oszcillitor mit fog teruri az 5t gerJeszt6 hiiteni a rendszert,hogy a h6m6rs6kletisugarzds(amely nem sziiks6gszeriien homogen 6s izotrop) ne zavarlaa rendszert.Egy ilyen harmonikus oszcill6tornak elvilegrdvid ido multan le kelleneallni, ha kii{s6 gerjeszt6stnem kap, mivel a toltes mozg6samiatt energi6t sug6roz,teh6t csillapitodik. Ebben az esetben a toltds energiakisugitrzisamiatt a rendszernemsolcira teljesennyugalomba kertilne(l6sd 3. 6bra).Aharmonikus, sug6rzooszcill6tor mozg6saviszonylag egyszeriienszitmithato6s konnyen kezelhet6rendszer.

A TERTECHNOLOGIAFIZIKAIALAPJAI

Ha nem lenne a nullponti energia,a csillapitotI, rezgo rendszer teles nyugalombakertilne egy id6 ut6n. A nullponti energiahomog6n 6s izotr6p elektrom6gneses sug6rz6sakovetkeztebenazonbanez a rendszer nem csillapul, 6s az ( I ) osszefiiggesben megadottdtlagenergidvalfog mindig rendelkezni. Ekozben termeszetesenelnyel es ki is sugdrozenergi6t az adott oszcilliitorra jellemzofrekvencidn. Gyakorlatilaga ,,rug6ra" fiiggesztettoszcilldtor mint rendszer megvalo sithatatlan, hiszen ahhoz, hogy sz6mottev6 energiiija lehessen a rendszernek,nagyonnagy frekvencidvalkellenegerjeszteni,de m6g ekkor is az elnyelt es a kisugdrzottenergiamennyisegemargin6lis,gyakorlatilagmerhetetlen. Az elektrontomegees meretepedig termeszetesen olyan kicsi, hogy ma meg nem rendelkeziinkelegendoenfinom eszkdzokkel,amelyek ezt a mozg6st frgyelemmelkiserhetn6k. A SPEKTRUM,,KOMPRTMALASA" A kovetkez6elm6letilehet6segrnegint egyszeriinektfnik, m6gpedig egylezirt terreszben (dugattyuban) 1ev6elektrom6gnesessugarz6skomprimaldsa a 4. 6bran l6that6 m6don. Ha egytechnikaiv6kuumban(g6zmentgskozegben)lev6 dugattyuban a termikus kornyezet6velegyensulybanlev6 elektromdgneses sugarzdstkomprim6ljuk,akkor azszinte givklntviselkedik, komprimal6dik, es nem lehet teliesenbenyomni az rlyendugattyut, mert a termikus elektrom6gneses sug6rz6sellenall a komprim6l6snak, megvaltozik a spektruma, es a sugarnyom6sdrteke egyre emelkedik.(Technikailag perszeezt sosem tudjuk megval6sitani,a surl6d6smindig el fogjatakarni eztazeffekitst.) A sz6mitasok azonbanegy6rtelmrienigazoljtrk,hogy a termikus elektromagnesessug6rz6sa maga torvdnyszenis6geimiatt megvaltoztatjaspektrum6t.Normal, egyensulyi 6llapotban a dugattyuramindket oldalr6l ivonos mert6kii sugarnyomdshat, mind a termikus,mind a nullponti energiasugarz6s6b6l. Az osszenyom6s,ha "K 0 fokon tortenik (ahol nincs a homers6kletih6tt6rsugirz6s),elvileg - ugy tiinik - kimutathatnda nullponti energia1et6t.Ez azottbannemigaz.A nullponti spektrumot nem lehet komprimalni. Egyediil ez a kobos spektrum, ami nem mutat v6ltoz6sta komprim6l6sra,6s ez6rt ez a kis6rlet alkalmatlan arra, hogy kisdrletileg is bizonyithassaa nullponti energia l6tet. Ennek a m6r elozoleg rirgyalt r-orcntz invariancia M oka, vagyrsaz a flrlajdons6g,hogy a spektrum nem v6ltozik inercidlis rendszerben.A henger komprim6ldsaut6n pedig a dugattyri ujra egy inerciiilis rendszerenbeliil lesz.

kulsogerjeszrendszera harmonikus rezgomechanikus A legegyszerLibb oszcill6tor, amelyegy rugonfuggotomeg,melynek t6s nelkrilicsillapitott mozgdsdtsurloddscsillapitja.

ardnyos.Kis tomeg(6s kis A rezg6senergidjaaz amplitudonegyzet6vel teljesen,a kornyezettiben rug6drlland6) eset6na rezg6snem csillapodik rezgetika rendszert. dllandoangerjesztik, l6vogdzmolekuldk A legegyszenibb elektromosrezgorendszer:egy toltottr6szecske,melyk6t hat, a lemez(vagykettoftes)kozottrezeg.A toft6sreitt elektromostaszitoero energialeaddsmiattkovetkezikbe. a kisug6aottelektromdgneses csillapitdrs

1 .A termikussugaadselvilegcsapddba zarhato,tok6letesen hoszigetelo

6s reflektdrlo falakkal.(A gyakorlatban ez nemvalosithato meg.)

A bez6rttermikussugarzds dtlagenergiAjdnak eloszldsa. p(u,T2)

kinogltott r6sz

'\-fl--F-ilr-ih" lffttr*\fFtAf* ,ffi n

+' | | r-1 r-1

F) '

t - l R

g y o k o r l o t ie l r e n d e z d s LCR rezg6kdr

iI sec] id0 o nullpontj energio

otlogos â&#x201A;Źrt6ke oz odottC)vol rezg6 oszcilldtornol

ql5ssl

.,,o {e TZzZZZZZZZ7Z Q elvi elrendez6s

2. A komprimdlt termikussugiirzdsspektrumamagasabb homersekletnek felelmeg,mintaz osszenyomds elottiAllapote. A nullponti energiaspektrumanem komprimalhato, ez a gondolatkis6rlet ott nemvezetnyomdskulonbs6gre.

a nullpontienergiasugdzds Ez a rezgokorsem kerrilteljesnyugalomba, nullponti sugdrz6s e azdtlagoskit6r6s(energia) mindiggerjeszti a rendszert. miatt: ^c -- - h'rrr 2

EGySzERUoszctLLAToRoK ES ELEKTRoMoS s. AeRA:MECHANTKUS

a. ABRA: ATERMTKUS sucnnzAsxovpntvAr,csn

TERTECHNOLOGIA

A CASIiIIR EFFEKTUS Van azonban egy ujabb lehet6s6g,ami hasonl6 a most tirgyalthoz, amely viszont mar alkalmasn lullponti energialetenek kis6rletibizonyititshra.Ezt a kis6rletet Hendrik Casimir, a Phillips gyar kutat6ja javasoltaa negyvenes 6vekben,s melyet az otvenes dvekbenSparnaaykiserletilegis bizonyitott (t61, t71). A kis6rlet maga elvileg nagyon egyszerti,az 5. ttbrhn lifiszlk, hogyan kell a kis6rleti eszkoztelrendezni.Az eszkozmagaegy sikkondenzifior, ezt azonbannem toltjiik lol elektromosan,igy gyakorlatilagnincs a ket elektr6d kozott elektromos vonzo vagytaszito ero. Homogenes izotr6p elektromdgnesestermikus sug6rzastfolt6telezve kapunk egy viszonylag gyenge er6t a ket lemez kozott az6rt, mert az elektrddok kriztjn csak egdsz hulldmhosszilmfidusokalakulhatnak ki, mie az elektrodokonkivtil tetsz6legeshulldmhosszuak.igy a kilso feliiletrehato nyom6semiattnagyobb,mint a bels6 feltiLletrehat6, 6s ez ki is m6rhet6.Az 5. trl:irtnlev6 rajzb6l l6tszik, hogy az elektr6dok kozott kevesebbsz6mu m6dus alakulhat ki, mint az elektrodokon kivtil, es min6l kisebb az elektr6dok kozti d t6vols6g,ann6l kevesebbmodus alakulhat ki beltil, mint kivtil. Ez6rt bent a sug6rnyom6s 6rt6ke kisebb lesz, mint az elektr6don kivtil. Emiatt a ket lemez osszefog nyomodni, 6s a sug6rnyom6sokktilonbsegea d elektrod-tdvols6g csokkentes6velegyrenagyobblesz.A hat6s levezetdsetMilonni 6st6rsai ([8] irodalom) adt6k meg, 6s ndh6nyr6szlet6t6rdemesitt felid6zni.A (2.a) osszefiigges szerint egy tdkdletesenvezet6 femelektr6drahat6 sugarnyomdsa kornyezetfajlagos energiatartalmdt6l fligg, es a sugiirziisbees6siszdg6t61.

P:+

= 2Ecos'@

(2.a)

ahol P: a sug6rz6snyomds6rtlke IN/m2l @: az elektromdgnesessugarz6sbeesdsiszoge E: az elektromdgnesessugarz6stdrfogategysegre es5 fajlagosenergiatartalma lJ/m3l A 2c-estenyezo afeltftelezett tokdletes visszavereskovetkezmenye. A cos @ tenyezS6rtek6tk6tszeris figyelembekell venni: egyszera linedris sugirnyomdsnorm6lis fuanyukomponensek6nt,mdsodszorpedig az A feliletelem novekedesek6nt, mert a ferddnbees6sugarz6sl/cos @val nagyobb feltiletrejut, mint a normdlis ininyil beesdsndL

A legnagyobbsugdrnyomds a rovid hullAmhosszakndl lep fel, mert azoknak nagyobb az energiatartalma. Az ilbrAncsak a lemezekre tsefet.hot6 ,.uroe.nuo_0, meroleges komponenseket trlntettrlkfel, a valosagban bArmilyenbeesesi szog dG fordulhat.A lemezek kozott atatr/\AAb

\_-!_)-

viszont csak a lemezekre merolegeskomponensek a fontosak.

A casimireffektusfeltoltetlen elektroddk kozottkeletkezik, s a lemezekre hatosugdrnyom6s krilonbs6genalapul.Az elektrodakkozottcsak bizonyos egeszszdmuf6lhulldmhossz alakulhatki, mert csak azokrefleKdlodnax. Az elektrodokon kivriltetszoleges hullamhosszu elektromdgneses sug6z6s alakulhatki. Ezaz effektusakkoris kialakul,ha abszolttzerusfok kozel6ben, h6mers6kleti sug6zdsnelkulfolytatjuk le a kis6rletet. B

Pout

Az elektroddkat egymdshoz kozeliVe, egyre tobb hullamhosszkialakuldsiit zarjuk ki, mig a kulso sugdrzds 6s a miatta kialakulonyomoerovaltozaflan marad. A Casimirer6 er6sen frigg az eleldrod6k geometri6jiltol, s az elektrodiik anyagdtol.Ha p6lddul az egyik elektroda magas permeabilitas0 anyag, mig a mdsik jo dielektrikum, akkorta- szitoerolepfelsik elektr6ddk eset6n is.

A casimirhatdskimutatiisanak az az alapla,hogy egy terreszbeninhomo. genn6tesszrika nullpontienergiaspelftumdt.

5. ABM: A CASIMIR EFFEKTUS

TERTECHNOLOGIA

Ha eltekintiink a termikus sug6rzdstoleskizinolag nulla fokndl mertink, irhato le, ahol E helydre akkor a sugdrnyom6serteke a (2.b) osszeftiggessel (l)-ben ertdkekeriil. levezetett a nullponti energiasfriis6gnekaz

,:,(+)ry'P:##

(2.b)

Itt F az az ero lesz, melyet egy ro frekvenci6ju modus a kondenzatorlemezekre gyakorol.Az ll2-es tlnyezot azdrt kellett figyelembevenni, mert a nullponti energiam6dusonk6ntihrolrl2energiajaegyenl6enoszlik meg a lemezekrebeeso6s visszaver6d6hull6mok kozott. Nagy kiterjed6srilemezekn6laz elektr6dokonkiviil k' 6sk, ertekeb6rmely ert6k lehet, folyamatosanvdltozhat,mig a lemezekkoz6tt (2 ir6nyban) csak a nld eg6,szsz6mutdbbszdrosealakulhatki. A beltilr6l kifele hat6 er6ket ugy kapjuk meg, hogy osszegezziikaz osszes m6dus (hull6mhossz) iital kifejtett erot, es ezt rjale a (2.c) dsszefiigges.

P-'=#,:, t, [ [, tc.#r,:),iarl,"Qc) Itt is egykettest6nyez6tkellett bevezetniak6tfi.iggetlenpolarizaci6miatt' Elvileg co-igosszegeznJkakialakul6 frekvencidkat.A gyakorlatbanez nem igaz, mefi egy bizonyos frekvencia felett m6r nem verodnek vissza az elektrom6gneseshulldmok a f6melektrodon,hanem dthaladnakraita an6lkiil, hogy impulzusuknagybancsokkenne.Ez viszont mindket oldalon igaz, igy az ercdmenytnem befolydsolja. A kivtk6l befeldhat6 er6t ugy kapjuk, hogy a szumm6zdstelhagyjuk 6s integrdl6ssalhelyettesitjiik a folyamatosan viitozo hull6mhosszmiatt:

,,,=# ll [=,[{_,

Elvileg mindket nyomas6rtekvegtelen,azonbannekiink csak a ket nyo m6sdrtekeltdrese, kiilonbsdgea fontos,es azt a (2.e) osszefiigges adja meg:

P;#lZ-[ "ch -[-a,,'I h,-

dx r' !

(2.e)

lX + 2a-12

Mivel szamunkracsak a k6t nyom6sert6kkiildnbsegeerdekes, ezert a (2.e) formul6t Mclaurin sorba fejtve a (2.f) osszeftiggeshez jutunk, ahol egy egyszeriialakbanldtszik a Casimir effektusmertdke.

ahol V: Ad, k = a l c , k r = n n l o '

f -

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAIALAPJAI

dk,l dkyl dkr + 4l) _l -l l ' ' = o It4+tc?,

(2.d)

p - Drin- - n h c

Lwt

480d0

(2.f)

Lirtszk,hogy az ero a t6vols6gnegyedikhatv6ny6valforditottan ar6nyos, viszont nagyonkis egytitthat6ivannak,teh6t nagy tdvolsdgon(millim6teres nagys6grendben)ez az effektus teljesenelhanyagolhato,csak a mikronok nagys6grendjeben kezd szdmottev6lenni. Nagyon fontos 6rdekess6ge ennek az osszefiigg6snek az, hogy egy teljesenklasszikuskiserletbenjelenik meg a Planck f6leh hllando.Ennek fontoss6g6raa kes6bbieksordnmeg tobbszor visszafogunk terni. Term6szetes en ez az osszeftiggescsakplanparallel p6rhuzamoselektr6d6kraervenyes.Amennyiben gombszeriiszfdrikuselektro da-pin esetet n6zztik, akkor az eredmdnytasz{t6 ercj lesz Boyer sz6mitdsai szerint (hsd [9]). Ez fontos a gyakorlatszfimdra. Fontos, hogy a Casimir effektus l/da tipusu nyomdseloszlfs6tcsak a v6kuumenergiaadja, mivel ott az energiaspektrumeloszl6sakob6s. M6s spektrum nem ad ilyen er6eloszldst.A 6. thrdn l6that6 a Casimir hat6s, a termikus sug6rzdssalosszevetve.A Casimirrol elnevezetthatis ugy trinik, sokkal fontosabb,6s mag6n az effektusonis tulmutat. Ldt6t iitalihan nem vonjdk kdtsegbe,mert kis6rletilegmeger6sitett,bdr a kis6rletekpontoss6g6t illetolegm6g vannakkerddsek(hsd [0]). A LAMB.ETTOLODAS tJjabb bizonyiteka a vfkuumenergia let6nek a Lambeltolds, amely ugyan ogy rendkivtil gyengeeffektus,de Otto Lamb kisdrleti fizikusnak sikeriilt a iclens6getkimutatni, 6s ez6rt Nobeldijat is kapott. A Lamb-eltolils azt rnutatja meg,hogy a v6kuumenergiahat6s6raaz elektron6tmenetekndlm6rhet6 spektrum kism6rt6kbenmegvaltozik.

A TERTECHNOLOGIAFIZIKAIALAPJAI

A Casimir erot reszben a termikus, nlszben a ,fejtetf' nullpontisugAr- zdts spektruma okozza.A termikus sugdrnyomAs*--vel ardnyos,mfg a nullponti energia spektrumdbgladodo Casimirero nem fugg a hom6rs6klettol,6s jrelardnyos. gyakorlatikorldtok van6s kialakuldsdnAl Ennek az eronek a szdmitAsAnhl nak, egy bizonyosfrekvencia felett a sugdrzds mAr nem verodik vissza, hanem dthaladaz eleKroddkon. Ez mdr a ldgy Rontgensugdtzdsndlbeko vetkezik. Ennel nagyobbfrekvencidtkmAr nem vesznek reszta hatAskialakitdsdban. Pu AbrAnl6thato,hogy a rejtett, nullpontispektrum a hom6rs6klettolnem fugg, abszolutnullafokon is megmarad.A termikusspektrumboladodo ero viszont nulla fokon eltr-inik.

B .75. il o .5. E

o ,25. 0: .1

DETANCEBETWEENPI.ATES(MICFOMETERS)

6. AaRn:A oASIMIRER6 KoMPONENSEI

SPONTAN EMISSZI6 Egy m6sik erdekeseffektus is bizonyitja a nullponti, vagy vakuumenergia letdt, es ez is kiserletilegbizonyitott. Ez az effektus a casimir kiserletnek egym6dositottvitltozata,itt ugyanisnem hagyjuktiresena ket elektr6d kozti teret, hanem behelyeziinkoda egy polarizitlt 6s gerjesztettatomot (l6sd 7. abra). Altaldban az anezel terjedt el a fzikusok koreben,hogy egy gerjesztett atom spontdnemisszior6vdnmindenkeppenleadjaenergiatobbletdtesyiszszatdr az alapallapot6baazdrt, hogy kornyezetdveltermikus egyensulyban legyen.Ez a jelensega spontdn emisszi6.Hosszuideig ugy gondoltdk, hogy ez az anyagalapvet6 tulajdons6ga.Gondoljuk csak el, hogy ha nem igy lenne, akkor peld6ul felhevitett anyaghosszuideig nem adn6 le energi6j6t, forr6 maradnam6g akkor is, ha a kornyezetebenlevo hritokozeget,girzokat elt6volitan6nk. Kis6rleti tapasztalatmutatja azonban,hogy a gerjesztett atomok termikussug6rz6srdv6nnagyongyorsanvisszarernekazanyagstabil alap6llapot6ba. A casimir effektushozhasonl6 elrendez6seset6nez a spont6n emisszi6 nagymert6kbenmeggatolhatovagyerrisithet6.Ez azertkovetkezhetbe, mert a spont6n emisszionem egy nolitlt atom alapvetotulajdonsaga,hanemaz atomnak a kdrnyezdvdkuummsl val6 krilcsrinhatdsdb1lkrjvetkezik.Ez a ktjlcsrjnhatrismindigegyirdnyil,irreverzibilis.A folyamatforditva nem j6tsz6dik le, teh6t a kiirnyez,6vdkuum onmag6t6lnem fogja gerjeszteniaz anyagot, nem fognak magasabbenergia6llapotbakertilni az atommagkortil mozgo elektronok. Ez annak a kovetkezmenye,hogy a fotonok szamarav6gtelen v6kuumdllapot6ll rendelkezesrea kornyezetben,6snem fogjek emiatt spont6n m6don gerjeszteniaz atomokat. A vdkuumnakezt a teljes szabad6llapot6t m6dositjuk ugy,hogy vezet6k, tiikok koze tessztikegy iiregben. Ekkor ez a vl,gtelensz6mu 6llapot megvirltozlk,lecsokkenes egdszenerdekeseffektusokl6pnekbe. Err6l a nemr6g felfedezettjelensdgrcilegy osszefoglalocikket irt Harothe 6s Kleppner (ld. t11l). A kisdrlet lenyegeaz, hogy ha olyan kis t6vols6gotvdlasztunk az elektroddk kozott, amely kisebb,mint a kisug6rzand6foton hulliimhossza, akkor ez az dtmenetnem ttirtdnik meg, az atom gerjesztettmarad, 6s nem tudja kisug6roznia fotont (lasd 7. ibra). Ezt a jelensegetelm6letileg m6r regebbenmegjosolt6k,most lehetett azonbankiserletilegis megval6sitani. Mikrohull6mu tartom6nyban ma m6r viszonylag konnyri a jelens6get elo-

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAIALAPJAI

Az emisszioa sugdrzaskolcsonhatdrsa. ,spontdnemisszio"6s a nullponti m6g 0 "K letrejon hatdsdrra sugdzds kornyezo gerjesztettelektrones a mdrcsaka rejtettspektrumhat. kortrlis, aholgyakorlatilag

l" a gerjesztett atomsugdrzdsiinak hullAmhossza. Az atom polarizAcio sikja megegyezikaz elektrod sikjAval.

g e r j es z t e t t olom

<-2d....->

1 6l t d t t

gerjesztett,metasnemtud fotontkisugdrrozni, Hal, > 2d, a gerjesztettatom tartom6nyr6diofrekvencidrs 6s infravoros A kfs6rletet marad. tabil6llapotban banel lehetv6gezni. koztrezonancia letrejon,mertazelektroddk azonnal Hal" = 2d, azemisszio 0 'K korulis Az effektus visszasugfafsat. alakulki, amisiettetiaz elektron kialakul,aholm6rcsaka rejtettnullpontispektrumhatasa6z6kelheto.Az 6s is megbontsuk arrais kellenek,hogya nullpontispektrumot elektroddk rezondlhasson. egy,a l-nak megfelelohulldrmhossz

EMlsszlo- vtm vAxuvtvtRlvALo z. ABRn:SPoNTAN EREDMENYE KOLCSONHATAS

idezni, es egy-egyatom kisug6rz6sdtmegm6rni, s6t most mdr az optrkai hulldmhossztartom6nybanaz infravoros sug6rz6sokn6lis ktmfrhet6 ez az effektus. Azdrt marad meg a gerjesztes,mert a ket elektr6dak6zott nem jon l6tre az elektromdgnesesvdkuumspektrumban olyan hulldmhosszu sug6rz6s,amely ki tudn6 lokni err6l a gerjesztett, de stabil pitlyirol az elektront. Itt ugyanisaz elektronpdlyamozg6s6tmindig a kiilso elektromdgnesessug6rzasbefolydsolja,a m6r emlitett lokdosod6,gerjeszt6hatis miatt. Termeszetesenez az effektus csak akkor jon letre, ha a gerjesztett atom p6rhuzamos az elektroditk sikjdval. Ha ezt elforgatjuk, akkor a spontdn emisszi6mar megfortdnhet,hiszenaz elektrodok menten,azokkalparhuzamo sankialakulhatnaka v6kuumbanolyangerjeszt6si modusoh amelyeka gerjeszEz a hatdsis bizonyitott kiserletileg(16sd[11]). tett atomot destabiliza[jdk. hat6snemcsaka spont6nemissziogitllitsira,inhibicioj6ra, Ez a gerjeszt6si hanem el6segitesereis felhaszn6lhat6,ha rezondnsilreget epittink, azaz pontosan akkora lesz a ket elektrodakozti tavols6g,mint a kisug6rzando foton hull6mhossza. Ldthattuk, hogy a hullSmhossz6s az az iiregrezondtor m6rete fontos kapcsolatbanvan 6s a sug6rz6atom helyzeteaz iJrregfalathozk6pest,mert ez hatinozza meg, hogy a kortilotte levo v6kuum rezgeseinekhatdsdra a gerjesztettatom sug6rzik-e,vagynem.A Casimir effektusr6ltovdbbi erdekes 6szefoglal6cikk a [12] irodalomban tal6lhato, mert ez a hat6s kds6bbiek sordnmajd 16tjuk,tovdbb 6ltal6nosithato,nemcsakegymechanikaier6tid6,z el6, vagy atomok emisszi6j6tbefoly6solja,hanem Van der Waals er6k egyfajta altaldnositottfelfogasdhoz is vezethet(hsd [12]).

vAKUUMPOLARIZACIo Az eddigi t6rgyal6sb6ltigy tiinik, mintha az iires t6rben ktzirolag elektro mdgnesessugaridslenne, anyagnem. Ez azonbannem igy yan, az,,iires" vikuum val6j6bannagytdmeguanyagotis tartalmaz, ezekazonbanvirtu6lis r6szecskdkform6jiban igen rovid eletriek es nem maradnak meg stabil formdban. A Heisenberg-fdlehatarozatlansdgirel6ci6 ugyanismegengedi, hogy legaldbbisrovid id6re ilyen kv6zir6szecsk6kalakuljanakki. Ha LE egy rendszer energi6jdnak fluktuici6ja, akkor a hatinozatlansdgi relacio egy Lt id6re felirva kovetkez6k6ppenn6z ki: A^ELI>fi

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAI ALAPJAI

TERTECHNoLoGIA

Ebb6l az egyenl6tlensdgbllaz kovetkezik,hogy nagyon rovid id6re nagy energiafluktuSci6kalakulhatnakki, ennek kovetkeztebensponten p6rkeltes formdjdban az energia anyaggitalakulhat ii, de az is kovetkezik termeszetesen,hogy ez csak rovid ideig all fent. Az egyenlotlensegb6lkisz6mithatjuk azt is, hogy milyen t6vols6gokratdrt6nhetnekmeg ezek a kolcsonhat6sok. Elektromagneseskolcsonhat6sokeseten(ami a v6kuumenergia hordozoja) a feny sebesseg6vel sz6molvaaz r:cLt tdvolsagadja meg a râ&#x201A;Źszecskdkmozg6si sugar6t.Ha ebbe ahatixozatlans6girel6ci6bol behelyettesitjiik Ar ertek6t, akor az energiabizonltalanshgaa nevez6bekeriil, 6s igy hc AE Ha a kolcsonhat6sertfelekisrdszecskeneknulla a nyugalmi tomege,akkor v6gtelena hatot6volsirya,6,sez igaz is a fotonok eset6n.Ez annak a kovetkezm6nye,hogy az E: mc26sszeftiggesbol a foton nyugalmitomegerenullat kapunk. iey LE = 0, 6s az el6bbi kifejezesnevez6jebeez a nulla keriil. Ilyen fotonok felelosekaz elektromdgneses kolcsonhatas,,sz6llitisaert"esa k6s6bbiek sor6n 16tnifogiuk, hogy a gravit6cioert is val6szintilegez a reszecske, a foton a fele16s. A tobbi reszecskek,melyek m6r nyugalmi tomeggelis rendelkeznek, termdszetesen rovidebb tiiwa hatnak. A pion peldAul,amelyift a nukloenok kozti kolcsonhat6shordozoja,koriilbeltil 150 Megaelektronvolt(milli6 eV) nyugalmitomegri, 6s ebbenaz esetbena kolcsonhat6stdvolsagakortilbeliil l0-r3 cm nagysdgrendii.Ez a nagysAgrendkoriilbeltil megfelel a tapasztalatnak, ami azt mutatja, hogy az atommag mdretdneknagys6grendjevel megegyezik. Avdkuum teh6t virtu6lis reszecsk6ket is tartalmaz,amelyek rovid eletiiek, keletkeznekes eltiinnek, nagyon k6zelrol nezve olyan, mint egy fortyogo leves,ahol 6lland6an csoppekreptilnek ki es zuhannakvissza a felszinre. Tudjuk,hogy az energiaaramldsok, energiafluktuaci6kt6rgorbtiletet okoznak es ez igaz mikrom6retekbenis. Ez viszont azt jelenti, hogy a helyi tergorbtilet miatt a t6r valoj6ban nem h6rom terdimenzios lesz, hanem legal6bbnlgy.Ezert mondhatjuk azt,hogy a tdrnekhipertdrijsllsgs van,azaz tdbbmint hdrom tdrdimenzifkja le helyesen.A gyakorlatbanaltalabannincs sztiks6garra, hogy tudomdst vegytink a plusz terdimenzi6k l6t6r6l, csakaz

i'r:'l

ilyen nagyon kis meretekbenlejdtsz6d6 nagy energiavdltoz6sok,energiafluktu6ci6k mutatjak a ter hiperteri jellegdt.Ezekben az esetekbental6lko zunk makrom6retekbenis hipert6ri jelleggel. anyagotis lehet ,,teremteni", segitsegevel A v6kuumb6l energiabefektetes Ezt a jelensegetkis6rtetileg is s ez is mutatja, hogy a vakuum nem tires. ugy energiatenger6b6l A v6kuum l6sd tl3l, ll4l irodalom. meger6sitettek, hogy felgyorsitreszecskeket, tenni a virtudlis lehet kiemelni esvalos6gossA igy csak toltdtt r6szecskek juk oket, energi6tadunk nekik. Term6szetesen poziliv es negativ tolt6sii p6rkelt6ssel keletkeznek, es minden esetben r6szecskekkeletkeznekegyiitt. modja, ha nagyelektromosterer6tgener6lunk. A gyorsit6slegegyszertibb nem tudunk eleg nagy fesziiltsfgkiiTechnikai okok miatt mestersdgesen ahhoz,hogyez a spontfn p6rkeltesletrejojjonv6kuumlonbsdgete166l1itani ban, de ha nagytdmegszdmuatommagokatmegfosztunkaz elektronh6jtol, SortiLlottiikmdr e16gnagy elektromosterer6ss6gkeletkezik.Ez a t6rer6sseg azonban meg mindig nem e16gahhoz, hogy a sztiksegesktiszob6rteket el6rjiik, 6s a spontan p6rkelt6stkiserletilegis megfigyeljtik.A sz6mit6sok szerint legaldbb 170-180 tflltott r6szecsk6t,protont kellene taftalmazni annak az atommagnak,amely koriil megfeleloerossdgiiterer6ss6gjon letre felgyorsitsa.Ilyen nagyprotonszemu ahhoz,hogyezeketa kv6zirdszecskeket Rovid idore viszont el6 lehet nincsenek. stabil atomok a termeszetben p6ld6ul k6t, elektronjait6lmegfoszamikor 6llitani az ehhezkozefi{llapotot, gyorsit6 Ekkor rovid segitsegevel. fel6lovtink tott neh6z atommagotegymds ezeka alkotnak vagy molekul6t atomot idore elerhetoaz, hory egy,,fuit27" terer6ss6g, elektromos az igen er6s kialakul az r6szecsk6k,6s koriilotttik ami m6r felgyorsithatja a kvttzi r6szecskeketes kiemeli 6ket a vSkuum energia 6s anyagtenger6b6l.(L6sd 8. 6bra.) A v6kuum polaizitcio segits6gevel egyszerretobb elektron-pozitronp6r kelt6s is megfigyelhetf- Akvirzi mag kortil ilyenkor kialakul egy polaizirlt elektronokbol es pozitronokb6l 6116kopeny, ami tok6letesen ugy viselkedik, mintha egy dielektrikumot polaiziina elektromoster. (Ezeket az eredm6nyeketm6r a 3Gas 6vekben el6revetitett{k, de kiserleti bizonyitdsuk csak a mostani technikai szint mellett lehetseges.) Ldttuk teh6t, hogy a vdkuum valojdbannem ires, es nagyonfigyelemremdlt6 tulajdonsfgai vannak. A v6kuumon sz6r6dhat foton (Delbrick szo r6dds) 6s a kvdzi-r6szecsk6kmiatt a hiperteri jelleg is megf,tgyelhet6.

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAIALAPJAI F

\ --------'|-

I l t ,

/ /

Nem kiz6rt, hogy a v6kuum fluktu6cio miatt tortenik neha a kiserletilegis megfigyelt alagritcffektus, hiszen egyer6tdr4rtdkesem dlland6 a fluktudci6k miatt 6,sa r6szecsk6knek adhat tdbblet energi6ta v6kuumbanmegfigyelhet6 fluktu6ci6. A rovid 6ttekintdsbenmegismertiikteh6t a v6kuumenergiaf6bb f:zlkai tulajdons6gait,l6thattuk milyen neh6zhat6sait makroszkopikuskis6rletekn6l dszrevenni.Mdlt6n nevezhetjiiktehat eloszl6sii rejtettspektrumnak, s mdr csak azert is helyes ez az elnevezds,mert val6ban kevesenismerik tulajdons6gait.

( + l

V â&#x201A;Ź

{

Teljesenionizdrltneh6z atommagokkorul eros elektromdgnesest6r alakul ki, amifelgyorsitjaa nullpontienergiafluktuaciomiattkeletkezokvdzireszecsk6ket.Aterm6szetbentaldlhatoneh6z atommagokelektromostere azonban nem elegendo ahhoz, hogy olyan sebessegre gyorsitsaa kv6zir6szecsktiket, mely mdr elegendo ahhoz, hogy a r6szecskesajdttomegenek megfelelo energidrtkapjon, s igy stabil maradhasson.A toltesmegmaraddsmiatt nem egy, hanem ket niszecske,elektron-pozitronpAr k6pzod6s6hezele" gendcienergidtkell adni.

\ , r +

" +

i1,.,, /

-+ = /-]\ a) -+ \:/ Iy

, z +

-*--\\

te/

/ *

. + { I

SZTOCHASZTIKUS ELEKTRODINAMI KA Az el6z6ekbenm6r azt litttuk, hogy ldtezik a term6szetbenegy olyan fluktudl6 elektromdgneses ter, amelynekenergiasiirris6ge rendkivtil magas.Ez a ter toltott reszecskekkelkapcsolatbais tud l6pni, ezeketrezgesbetudja hozni 6s ezerl azokujra elektrom6gneses sug6rz6sokatemittdlnak. Ha ez a sug6rzdsfizkarlag re6lisan16tez6dolog,akkor termdszetesen minden olyan esetben,ahol elmozdithatotdltesekvannak,figyelembekellenevenni ennek a ternek a hat6s6takezdeti es peremfeltetelekn6lis. Mint ismeretes,a klasszikus elektrodinamikdbanegy toltott reszecske mozgitsitt h6rom torvdny segitsdgdvelirjuk le: 1. a klasszikusmozgdstorvenyeivel,melyek az anyagitomegpontravonatkoznak. 2. az elektrom6gneses kdlcsonhat6sokravonatkozo Maxwell differencidlegyenletekkel, 3. az l. es 2. torvenyeknekmegfelel6kezdeti 6s peremfeltetelekkel.

Ha k6t neh6z akxrrrnagot sikertil egymAs kiizolebe loni, akkor o1611 or6s t6r keletkezik ahltor, ltogy fela kvazir6szer;skr'rkot gyorsitsa, 6s orok v;tlos elektron-pozlltott ftrlhG k6nt nte(ljnkrnlotroka mag ktlriil lgy rt v/tktttn polarizAlddtttl, ttltltozltitsonloan, ttlltll n tlrtkr<> szkopikttttlrrlnttruir ;ukrrril tapaszlrrllrrrlr rrrh

KISERLEIIMEGFI(IYII I I it E. NSRR:R VAXUVPOLRRIZACIO

Furcsa m6don azonban a 3. pontban megadott kezdeti6s peremfeltdtelekkel iitalthan nem tdr6dtek, es b6rmely tankonyvet keziinkbe vessztik, nem foglalkoznaka klasszikuselektrodinamikakeretena beliil a kezdeti 6s peremfeltdtelekkel.Ez bizonyos szempontb6l 6rthet6, hiszen elegend6en nagy tomegekes nagytoltesek eset6bena nullponti energia,amely vdletlenszerii, homogen 6s izotrop, nem befolydsoljaa folyamatoklefolydsdt. Bdr ez a kijelentescsaka makroszkopikusjelensdgekreigaz mindenfdlefenntart6s n6lktil, mikroszk6pikus szinten lej6tsz6d6 folyamatokra azonban mir

TERTECHNOLOGIA

W. Marshall([15], [16] irodalom)es az nem. Errehiltafel a l-igyehnet'1'. pedig nyoman T. H. lloyer a [4] alapvetocikkben. o munkassaga olyanok,hogynem a hatarfeltetelek A hagyom6nyoselektrodinamikhban a hatds6t.A klaszveszikfigyelembeennek a nullponti,,hattersugarzAsnak" peremfelteteleket vizsgaljuk,akkor is szikusszemleletszerint, ha a kezdeties jutnank, van, de az ido ugyan amelyben anyag egy olyan univerzumhoz klasszikus kidolgozott kezdetdn nincs m6g sugdrzds.A H. Lorenlz iital teljesen ndzet a gyakorlatlag Ez irja le. ezt az iilTapotoI elektronelmelet a legtobb vetodik fel sem elterjedt a fizikusok es mernokok koreben, es esetben,hogy a termdszetnem ilyen. Ezt a hagyomdnyoselektrodinamik6tforditva is haszn6lhatjuk,ugy' hogy felt6telezziik,hogy valamikor kesobb,v6gtelenido mulva az univerzum csak anyagotfog tartalmazni, mert az osszessugarzdselnyel6dik majd. Ezt az elektrodinamik6tgyakorlati celokranem haszn6lhatjuk(Wheeler-Feynmanmodell). A Wheeler-Feynman elektrodinamikdbanaz elektrom6gnesessugArzast egy adott id6ben bocs6tja ki az elektromosan toltdtt testek sokasdga,6s k6s6bbieksordnvalamely vegesid6ben el is nyeli. Ebben a rendszerbenaz sugdrz6sid6benel6re es h6tra is haladhat. Ebben az elektelektromagneses rodinamikdbanegy fotonokat kisug6rzoelektron ugyanugyviselkedik,mint egy id6ben h6trafel6 mozgofotonokat abszorbealopozitron. Ez az elekttodinamika gyakorlati szempontbolazonban nem haszndlatos. A veletlen,vagy sztochasztikuselektrodinamikakidolgoz6ja es legfobb k6pvisel6je,T. H. Boyer olyan kepet ad meg, amely a realit6shoz minden eddigi kephezkepest sokkal kozelebb 611,â&#x201A;Źs a Maxwell-/iileegyenletekndla is figltelembe veszi, hat6 nullponti energiasugdrzdst hdttdrsugdrzds-szerrien kob6s Lorentz-invaridns is ismertetett spektruma a mar el6zoleg melynek analog megegyezik a veletlenszeriisege Ennek spektrum. a sug6rz6snak m6don a klasszikus statisztikai mechanika vdletlenszerii eloszl6s6val,es szeml6letettekintve teljesendeterminisztikus.A random elektrodinamika olyan jelensegeketis pontosanle tud irni, amelyekroleddig ugy velekedtek, hogy kizfrrilag kvantummechanikai t6rgyal6sm6dbanlehet 6rtelmezni, klasszikusm6don nem. Sz6munkraazefi erdekesa random elektrodinamikamint elmelet,mert itt a nullponti energia egy teljesenval6s,ldtezrienergia,amely sztochasztikusan viselkedik,6s jelent6s szerepevan fontos gyakorlatijelens6gekertelme-

A TERTECHNOLOGIAFIZIKAIALAPJAI

zes6ben.A kvantum elektrodinamikaugyanisvirturilisenergiakentrjale a nullponti energidt,nem ad kiilonosebbjelent6sdgetennekazenergi6nak,es igy az energiakitermelesszempontj6bolnagyon fontos forr6sr6l nem ad szdmot,nem ir6nyitja ide a kutat6k figyelmet. Random elektrodinamikina iitalilban nincs sziiksega makroszk6pikus elektrodinamikusjelensegekleirdsara,csak kiilonlegeskoriilm6nyek kozott fontoss6ga,de minket pontelenik meg a hatdrfeltdtelekmegvalaszlitsdnak jelensegek erdekelnek.Kis mdretekndl- ahol az elemi toltesek tosan ezeka a nullponti kis tomegeeskis tolteseerosenkolcsonhata ,,hdttersuginzinsal", energi6val m6r nem szabadhgyelmenkivril hagyni ezI a sugarz6st,mert alapvet6 fontossdgujelensegeketlehet igy megmagyarazni.Peld6ul a fekete test sug6rz6sifi,az anyag stabilit6sdt, a Casimir er6k 6ltal6nosit6sakent kapott Van der Waals er6k interpretfciojat - ami az anyagszerkezet6nek leir6s6banjelentosszerepetjdtszik -, de megold6stadhat esviselkedesenek graitttcio problem6ira is, ha a nullponti sugdrzdstltgyelembevessziik. a A PLANCK KONSTANS (DI SZEREPE Az el6zSekbenm6r 16ttuk, hogy akkor alakul ki egy Lorentz invarians nullponti energiaspektrum,ha annak ertekehal2 modtsonk6nt. Emlekezztink ra, hogy ez ah 6rtdk a Casimir kisdrletbenis feltrint, s itt egy tisztan klasszikuskiserletbenjelent meg a Planck 6llando ert6ke.Az energia ,,h6ttdrsug6rz6s"erteke tehdt mag6banhordozza ah 6rtdkeI,es valoj6ban ez fluktudcioj6nakmerteket. Ez elvihatdrozzameg a bejov6 ,,h6ttdrsugarzds" leg is fontos dolog,mert ha lenneegyolyanvildgegyetemtink, ahol mds ennek a mdrtdke,akkor ott a h vagya bekilekonstansszoraz energiafluktudci6nak elektrodinamikdban z6valkaponh drtdkeis mds lenne.Ebbena sztochasztikus tehdt a h drtdkeaz energiafluktudci1mdrtdkdtjelenti.Ilyen szempontb6lteh6t a kisdrletekb6l meghat6rozott,de alapvet6enfontos h &Ieke osszefligga vil6gegyetemkor6val,m6ret6ve1,kiterjed6sevel6s nem t'rzdrolagaz anyag szerkezet6neka kovetkezmenye. Amennyiben tehdt a lt (vagya h) ertlke tart a 0-hozhat6rert6kben,akkor e1m61etet kapjuk vissza,ilyenkoraz univerzum a klasszikuselektrom6gneses veletlenszerii hdttdrsug6rzdsanull6v6 v61ik. Pontosan ezt a hatarfeltetelt haszn6ljuka klasszikusMaxwell egyenletekndl.Amennyiben a h azonosan egyenl6null6val,a random elektrodinamikaa klasszikusLorentz-fdleelektronelmdlethezvezet.A random elektrodinamikanagyhtfirinya, hogy mate-

TERTECHNOLOGIA

matikailagrendkiviil komplikilt, ezert csak kevesfeladatotlehet vele egzakt m6don megoldani.Nagy el6nyeviszont, hogy betekint6st nyujthat fundamentdlis probl6m6kba, mint p6ld6ul az anyagstabilitds6nakoka, vagy a gravitdci6 eredete 6s sz6mosolyan uj technikai lehet6s6getvil6git meg, nelkiili energiatermel6shezelengedamelyeka tiszta,kornyezetszennyezds hetetlenek. Matematikai formdjlt tekintve a vizsg6lt terr6sz perem6n a t6rerdsseg vektort a (3.a) formula, mig az indukcio vektort, azaz a nullponti elektrom6gnesesindukcio vektordt a (3.b) 6sszefiiggdsadja meg. A t6rer6ssegvektor:

+. cos[Er-cot+ @(k,]u))d'k (3.a) E,,(4t): la1E,X1.H(E,X)x I - l

Most m6r tehdt ismert, hogy milyen a peremen az elektrom6gneses sug6rz6seloszldsa,6s azt is tudjuk, hogy ennek meghat6roz6sar6szbenegy kiserletbol vett 6rtekt6l fiigg, ez az energiafluktu6ci6mâ&#x201A;Źrtdkdt tiikrozi, es ez aPlanck-f9le h szitm. (A fizikusok ma ugy erzik, hogy ha egy sugdrz6sfluktu61, akkor alapvet6en kvantummechanikaitermeszetfnekkell lennie.Ahogy Boyermegjegyzi, a mflt szinadbanezmlgnem igy volt, 6s Planck6s Einstein is klasszikus sugdrzdst,a h6sug6rz6st.Hasonm6don kozelitettemegaz elektrom6gneses l6k6ppen v6lekedtekaz elektrom6gnesessug6rz6sr6l,mint a mechanikus energiarol.Pdlddul a gbzoktulajdons6gaitklasszikusmechanik6valj61 le lehetett irni mikroszkopikusana szok6sosnewtoni mechanikival. Makroszk6pikus meretekbencsak a kenyelemâ&#x201A;Źs gyakorlatihaszn6lhatosdgkedveert kellett dtterni a v6letlenszeriieloszldsokraes annakkovetkezm6nyeire,de a nyom6s6sh6m6rsâ&#x201A;Źkletj6l leirhat6 a mikroszkopikushat6sok segitsdgevel.) Az indukci6vektor a vizsg6lttfrresz peremen: 1

BnF, t) l.=t

ahol: e (f, l") apolaizitcios egys6gvektor, E a hullAmvektor, ?"a polaizircio,

FIZIKAIALAPJAI A TERTECHNOLOGIA

dG, l") .0(f, l,) = 611,valamintk|,(k,l.) = 0, mertek6t adjameg a kovetkez6 H(k, ?',)szitma nullponti energiaeloszlds modon: n' H(k, f): +, valamint L

eloszldsfirzisittadjameg. @ (k, l,) a v6letlenszerti (Reszletesebben l6sda fiiggel6ket.) A KLASSZIKUS ES I MXDO]UI ELEKTRODTNAMIKA K6ZTI ELTERES haszn6ltklasszikus elektrodinamika 6sa Foglaljukosszea ma 6ltal6nosan Marshall,de fblegBoyer6s kovet6i6ltaljavasoltrandomelektrodinamika legfontosabb ismerveitt6bl6zatosan: Klasszikuselektrodinamika Homogen hatdrfeltetelek,azaz

Random elektrodinamika A peremenvaltozik a tflrerSssdg,azaz l. Eio= 0, Bin: 0 l.Ein 6s B;, sztochasztikusan, a (3.a) 6s (3.b) osszeftigges szerint fluktual nem v6ltozik a peremen 2. A folyamatokata Maxwell egyenletekirjdk le mindket tipusu elektrodinamikdban 3. Az 1. felt6telmiatt az,,tires" 3. Az l. felt6telmiatt az,,{lres"t6rben t6rben, a v6kuumbancsak termikus nem csak termikus sug6rz6svan, hanem egy random m6don viitozo, sug6rz6svan. magasenergiasririisegiispektrum, melynek 6tlag energiaeloszl6sisiiriisdgfiiggv6nyefrekvenciam6dusonk6nt t, = ll2ha, es Lorentz invari6ns A mark6nseltdresteh6t itt ezena szintenjelentkezik,melynekm6lyrehato kovetkezmenyeivannak, de ezek els6sorbana mikroszkopikus,atomi szinten l6nyegesek.Ennek azonbanmakroszkopikusszintenis megfelel6kovetkezm6nyei vannak, lehetnek. A v6.kuum,vagy nullponti (vagy rejtett) spektrum manipuldl6saval atomi szinten lezajlo v6ltozisokb6l energiavaltozdsi 6s gravitdcioshat6sokatlehet e16rni,de fontos biol6giai kovetkezmenyeiis lehetnek.A rejtett spektrum tulajdonsdgainak figyelembev6tele egy sor olyan anomith|ra adhat kezen-

A TERTECHNOLOGIA FIZIT<AI ALAPJAI

TERTECHNOLOGIA

fekv6 magyafitzatot, melyek ma eleve nem szerepetneka ftzka| technikai vizsgdlod6sok,kutat6sok koreben,mint peld6ul a hdromndl tdbb tdrdimenzi6s hipert\ri ffiktusok, killdntegesszildrdtestfizikai,elektromos6s mdgneses anomdlidk.Ezekre most nem tertink ki. Ha figyelembevessziik azt a t6nyt, hogy az anyaga,,rejtett" nullponti spektrummal leirt tulajdons6gu elektromagnesessug6rz6sban,,furdik", abbanmeriil el, sztimosotyanfizikai ffiktusra taldlunk egyszerii,klasszikus appartitussal fizikdval le{rhat6magtardzatot,amelyetma kyantummechanikai lehetcsak drtelmeznidsgondolkoddsmddban A random elektrodinamikaalapvet6el6nyeegy olyan logikus szemleletm6d, mely erthet6v6tesz,egys{gesalapon t{rgyal eddigegym6stolt6volinak tetszojelensdgeketis, mint pdlddul az elekttiin6, $sszekapcsolhatatlannak es a gravit6ci6(melyek kapcsolatdr6lcsak kes6bbleszsz6). romagnesesseg A random elektrodinamikar6szletesebbtargyalasaa ftrggelekben6s az irodalomjegyzdkbenfelsorolt cikkekben tal6lhatok meg, a termikus spektrum es a rejtett spektrum osszehasonlitits|tazI. titblivat tafialmazza. A random elektrodinamikabankulcsfontoss6gua vakuumenergiaspektruma es ennek tulajdonsdgai,s a tulajdonsdgokkovetkezmdnyeisugdrnullpontielektromdgneses Hangsulyoznikell, hogy ez a vdletlenszerii is zds nem termikus,mds a spektrumads nulla fok abszohithdmdrsdkleten megmarad,mint ahogyan ezt m6r ismertettiik. Kimutathato, hogy ez a veletlenszeriisug6rz6sispektrum,ami egyâ&#x201A;Źbkenthomogen es izotrop, valamint Lorentz invari6ns, a maxim6lis entr6pi6t, 6s igy a legnagyobbrendezetlens6getmutatja. Enn6l stabilabb6llapotot teh6t m6r nem lehet elerni, egy sug6rz6dip6lust helyeziink a szabad igy b{rmilyen testet, azaz p6ldit-gJ. es ugyanannyi t6rbe, akkor az egyensulybakertil ezzel a h6ttersugarz6ssal, energi6tfog elnyelni,mint amennyitkisugdroz.Mris spektrumoknem rendel' keznekhasonlf tulaidonsdggal.

I. OSSZEHASONLITO TABLAZAT A termikus spekhum tulajdonsfgai

A nullponfi energia spektrum tulajdons6gai

h6mdrseklet-6s frekvenciafiiggo, abszolutnulla fokon messzrfuiik a sug6rz6s,

j l

csak a frekvenci6t6lflugg, emiatt abszolutnulla fokon is letezik, ugyanugymint bdrmely mds h6mersekieten, 'K 'K ezert peldinl egy 0 homersek- ez6rt peldinl egy 0 h6mersekletii letii oszcill6tor megall oszcilldtor is sugdroz6s elnyel energi6t 6ltal6baninhomogen,anizotr6p, 6ltal6banhomogenes izotr6p, ez6rt technikailagjol kezelhet6, ez6rt technikailagnehezenkezelheto, konnyen detekt6lhato nem detekt6lhato kijelol egyvonatkoztatdsirendszert nem jelol ki vonatkoztat6sirendszert nem Lorentz invariAns. Lorcntz invaridns, a Doppler eltol6d6smiatt a Doppler eltolod6su = rfl/ sebesseggel mozg6 inerciarendszern{l a spektrumj6l ldthat6anv6ltozik nem m6rhet6 ki \ d E , " *= _ha'( | -a; in \z;AAa;nOt ) : r',

dEro, - h.at dw 2ctn'

elvileg komprimdlhat6

nem komprim6lhat6

sugdrnyomdstfejt ki tingyakra v = dll eseten az inhomogenitds6s anizotropia segitsdgdvela forr6sak6nnyen azonosithat6

lehet benne ,,surl6ddsmentesen" thrgyakat mozgatni v: dll esetdn nincs egydrtelmrienazonosithat6forr6sa, a teljes univerzumbanlej6tsz6d6 dsszessug6rzdsr6sztvesz energidj6nak ,,megtermel6seben" a Casimir-tipusu kiserletn6l a nullponti (rejtett) spektrumb6lad6do ero blil jellegii.nem fiigg a h6m6rsdklett6l

a Casimir-tipusukiserletnel a termikus spektrumbolad6d6 6sszenyom6er5 Tld3jellegii, h6mers6kletliiggo

TERTECHNOLOGIA

MEGFIGYELHETO-EKOZVETLENUL

uEn6xEsz[ilExexKErA NuLLpoNnsucARznrsz Nem. A termikus sugarzdsnaksok-sokhat6sdt 6,rezzik,6s szdmosolyan kesziil6ketlehet szerkeszteni,amelynek segitsegevela termikus sugArz6s hat6saitkozvetleniileszlelhetjiik.Ha tudn6nk olyan kesziileketszerkeszteni, ami a nullponti sugdrzdstkozvetleniil erzekeh,akkor a nullponti sugdrzds mdr tobbszormegvitatotthomogenit6sa,izotrop tulajdons6ga,Lorentz invarienci6jamegkdrdojelezldne6saz egeszeddigi 6llit6ssorozattarthatatlann6 valna. Mivel ilyet nem lehetett kimutatni, ezertfel semmertilt egy ilyen rejtett spektrum ldtenek kerdese.A m6resek,tapasztalatokazt mutattitk,hogy az Ei, = 0, Bi, = 0 peremfeltetel,azaza homogen nem fluktudlo elektrom6gne' sesterek megfelel6eka szamit6sokhozes a fizikai valos6gleir6s6hozis. Ezt a sug6rzo rejtett energidt olyan detektorokkal lehetne megm6rni, kimutatni, amelyektermeszetesenanyagb6ldpiilnek fel, ezek viszont sztikmakroszk6pikustulajdons6guak.Csakhogy- ahogykds6bbmajd segszerrien l6tni fogjuk - velhet6enez a sugirzitsfelel6saz anyagstabilitdsd6rtis, ezdrt az inercidlisrendszerekbenlev6 mechanikusdetektorok,amelyeka benniik 1ev6elektronok koherens mozgdsdnalapulnak (p61ddulelektromos vagy mdgnesesterer6ss6getmutatnak ki), termeszetesennem fogjdk kimutatni az inkoherensnullponti energiafluktudciot,mert nem tudnak vdletlenszeni jelensegeketkimutatni. A szok6sosdip6lus oszcill6tor rendszerekpedig ugyanannyienergidtvesznekfel a nullponti sug6rz6sb6l,mint amit a szok6sos kvantum fluktudci6kn6l ki lehet mutatni. Termeszetesen leteznek inkoherenssug6rz6sokis (mint pdld6ul a h6sugArzts),de a m6resiikre szerkesztettkesziil6kekez|rt csak it veletlenszerri sug6rz6sokkimutatdsdraalkalmasak.A gyakorlatbana hdtttdrsekletisug6rgradiensktilonbseg van, zis anizotrop,azazket pont kozottintenzitdselter6s, a random lndrhct6 igy merhet6.Az cnergiakiilonbsCg s ezh6m6rs6kletfiigg6, is, igy kimtrtitt{sanem jelent gotttkrt.Azonbana homdrsdkletisug6rz6sndl nullponti sug6rz6shomogen6s izolrr'rp,emiatt hijmdr(ivelvtgy h6mers6kk0sziildkkcla v6kuumleti, inkoherenssugdrzdskimutaldsirrl kil'ejlesztett spektrumotnem tudjuk kozvetlcniilkinlutittni, miiszcrcinkerre nem alkalkiiliirrlcges spcktrurnu uz,utttia szokdsos masak.Eppena nullpontisugirrziis technik6banesfizikabanelterjcdt rndllicszkdz(lkctul kul rrurl lutt nf tesziarra, teh6t A vilkuumspcktruttt kittrrrlrtt6s6ra detekti'ilirik hogyezeketkozvetleniil az l(ssziik ezt ttrtitilnryryut csakakkor sz6mithatunk,htt cliihltirtlrttrnrtgctnntt,

A TERTECHNOLOGIA FIZII<AIALAPJAI

eloszldst.Ilyen pelddul a casimir kisdrlet, vaw a spontdn emissziog6tl6 kisdrlet is. A kes6bbiek.sor6nnektink azlesz a c6lunk, hogy megkeressiik azokat a helyzeteket6s elrendezesket,ahol ez a nullponti energiakimutathat6, kimerhet6 es hasznosithatf. Miel6tt megkozvetlentilrat6rn6nkarra,hogy hogyanhasznosithat6energiatermelesreez a furcsa,szokatlaneloszldsrienergia,roviden meg kell ismerkedri azzaL,hogy hogyan alakulhat h a planck-felefeketetestsug6rz6sispektrum a nullponti sugarzdshat6s6ra,es k6s6bbb rdviden megismerkedtink azzaT,hogymit6rt6nik, ha nem inerci6lisrendszerb6lfrgyeftik ezt a sugarzdst. A PLANCK SPEKTRUM Azt mir klttuk, hogy a Boyer-felefelfogdsban,amelyet Marshall munk6i alapjankezdett(l6sd [15], t16l), a h konstansa nullponti energiafluktudci6j6nak mert6ketmutatja meg. De felt6tlenrilvisszakell kanyarodnunk es meg kell ndzniink,hogy annak idejenhogyanis alakult ki a kvantummechanika els6 eredm6nye,a feketetestsug6rz6sieloszl6sleir6sa,milyen elvek, alapok alapjdndllt elci a kvantumelmdlete1s6eredm6nye,s hogyan jelent meg a h 6rtdke,s mikdnt drtelmeztek.Ez az osszehasonlitds lesz az els6 pdlda arra, hogy a viikuumspektrumfigyelembev6teldvel olyan jelens6geket is megerthetiinka klasszikusfizikdban,melyeketeddig nem lehetett annak fogalomrendszerdbe illeszteni. Ezekneka jelens6geknek- mint p6lddul a feketetestsug6rz6s,vagy kiils6 fotoelektromoseffektus- alapvet6izerepiik lett a kvantummechanikakialakulds6ban,mely mercibenelter6 fogalmakat es szeml6letmodothaszn6l,mint a klasszikusftzika. (Ezt a visszatekint6st a legegyszeriibb,ha simonyi Kdroly I 17] konyve alapjiln vlgezzik el.) A diszkretenergiaadagok,energiakvantumokfogalmavalamint az ateny, hogy ezek az energiakvantumokar6nyosaka frekvenci6val,m6s szovalaz E = hv,vagy E -- z.ro6sszefiiggdsplancknaka feketesug6rz6ssal kapcsolatos vizsg{.lataibanl6p fel el6szor. El<itte m6r Kirchoffnak lg59-1g60-ban a termodinamikaIL f6tdtelet felhaszn6lvasikertilt egy egyszerf6s nagy horderejii osszefiiggdstfel6llitania a testek emisszi6kdpessege es abszorpci6k6pessdgekozott. Ha egy test egy meghatinozotth6mers6kleten6s meghat6rozott frekvencidnaz idciegys6galatt e energi6tbocsdtki sug6rz6salakj6ban, 6s ugyanaza test ugyanezenhbml,rsekleten6s frekvencidna r6es6 energia 0 < a <l hinyadifi abszorbedlia,elnyeli, akkoraz e/ahinyados fiiggetlen az anyagi test min6sdg6t6l,m6s sz6valminden testreugyanaz.Ha t6bb ilyen

A TERTECHNOLOGIA FIZIt<AIALAPJAI

TERTECHNOLOGIA

segeesaz iiregenvagott nyil6sbolkilepo sugdrzasintenzit6sakoz6tt: a ketto egymdssalardnyoses igen egyszeriienbel6that6,hogy az ar6nyoss6gitenyezoben az energiaterjed6si sebessege kell, hogy szerepeljen:

rendreet, ez ... stb.,abszorptestetvizsgalunk,6s azok emisszi6kepessege pedig rendreat, a2, ..., akkor az elozoekertelmeben ci6kepessdge e1 a1

e2 a2

{

Egyszeriiszavakkalugy fejezhetnenkki eztazegy6bk6ntis igen egyszerii torvenyszer[isfget,ha egy test egy adott h6mersekleten6s frekvenci6na tobbi testhez kepest igen erosen sugdroz, a?,koraz a test ugyancsaka tobbiekhez k6pest igen erosen abszorbedljais ezt a sug6rzdst.Ehhez a torvenyhezKirchoff ugy jutott, hogy megmutatta,ha nem igy lenne,akkor h6t tudnank atvinni tal6ln6nk egy olyan elrendez6st,amelynek segitsegevel egy hidegebbtestrol egy melegebbre,ellentetbena termodinamika IL f6t6televel.(Ilyen pr6b6lkoz6sokma is tortennek, peldaul tiikrok segits6gevel.) Itt lep be az abszolutfeketetestegyedtilall6fontossaga.Abszolut feketeenergiatteljes testnekaz olyantestetnevezziik,amely minden r6eso_sugdrzo mertekbenelnyel,abszorpci6kepessegetehifi: a = l. Igy az el'5zoegyenletet a kovetkez6keppenirhato: g

a..:

9r"k"t"

= â&#x201A;Źrou""'

d t I I

II t,

=frL4

(4)

ahol az ll4n tâ&#x201A;Źnyezoa geometriaimegfontol6sokeredmenye.A fenti oszszefiigg6sben {/" = U(o,7) azireg belsejenektdrfogategysdgdben tal6lhato egysegnyifrekvenciaintervallumravonatkoztatottenergia,rntgBr: Br.(aJ) azitegfal6n vagottnyil6sfehiletegysegdn az id6egys6galatt a teriiletegysegre mer6legesenaz egysegnyikupszogbenkiaramlo sug6rz6energi6tjelenti. A kovetkez6jelentos el6rel6pesa fekete sug6rz6storv6nyszeriis6gdnek megismeresebena stefan-Boltzmanntorv6ny fel6llit6savolt. stefan lg79ben TSmdallm6reseit analtzalvaa kovetkez6krejott 16.A m6r6sek szerint egy probatesr1473 K foknal ll,7-szer annyi energi6tsugdrzottki, mint 79g K fokn6l. Stefanigy a kovetkez6kapcsolatotvette 6szre:

n.7*(ry]\4

(7e8J

(3)

pessegenek hanyasegenekes abszorpcioke azazbinmely test emisszi6kepes az emissziokepesseg ez az dosaegyenl6a feketetestemisszi6k6pessegevel; univerz6lis a torveny elSzoekalapj{n nemfilgg az anyagidilanddktdl,6s ez termeszettoiveny.Ez azttniverzithsjelleg adjamegeppen a feketetestsugarzdsi torvenydnekalapvetofontossdg6t.Planckotmag6t is ez az univerzflis jelleg vonzotta. Mint mondja, arra is hamarosanrdjottek a fizikusok' hogy ugy valosithatomeg, hogy egyf6mbol (peldaul platinaez a feketesugdrrzds iridiumbol) zdrtireget keszitettiinkiha az iireg falait meghatirozott homdrs6kletentartjuk, akkor az iireg belsejdbenkialakul az egyensulyisug6rzds,a feketetestsug6rz6s.Ha most az ii'reg faldn egy olyan kis nyil6st v6gunk, amely nem zavarja meg a termikus egyensulyt,akkor a nyil6son kilep6 sugarz6sigen j6 kozelitesselazonosnakvehet6 egy feketetestaltal kibocs6tott sug6rz6ssal(16sd9. (l/:1ra).Igenegyszerii,szintegeometriailagmeg6llapithato kapcsolat6ll fenn aziteg belsejdbenlevo srtghtzitses energiastirti-

Ebb6l arra kovetkeztetert,hogy a feketetest trltal suginzottosszteljesitm6ny a hcimers6klet4. hafilnyi..al ar6nyos,vagyis:

E=at'

(s)

ad6dik, ahol o a stefan-Boltzmann6lland6. A Tyndall meresebenszerepl6 test megkozelit6legsem volt feketetestes a kescjbbiekben a ll,7-es faktor is hib6snak mutatkozott, a valodi ert6k 18,6.A hib6s meres azonban ekkor mar megtettejo szolg6latait:stefant a helyestorveny felismerds6revezerre, Boltzmann pedig megadtaa torvdny szigoru termodinamikai igazol6s6tis. A klasszikusftzlka alapjin wiennek 1894-benm6g egyhasonlo, ellen6rzesreis alkalmas6s val6ban fel is haszndltt6rvenyszenisegetsikeriilt meg6llapitani. wien egy gondolatkiserletetvdgzett feketetestsug6rz6ssalmegtoltott teret egy titroz6, mozgathatodugattyuval z6rtle, -ija u dugattyu adiabatikusmozgas6valvitltoztattuka t6rfogatot. (Az el6zoekbenmar talal-

KollrmotoroK

p r i z r n o , v o g ym 6 s f 6 n l d 1 6 e s z k d z , mogosobb frekvencio

-] __\--_J [[

t,.. -l kiils6

*.-^ \_\9

(tel)

intenzit6sm6r6 termoelem

olocsonyobbfrkvencio (vords) f0 t6sz6l

o f o l t e k i n t h e t 6l i n e 6 r i s , t d l t d t to s z c i l l d t o r o ks o r 6 n o k ' melyek elnyelhetnekâ&#x201A;Źs kibocsdthotnok e l e k t r o m d g n e s essu 9 6 r z 6 s t .

Ahhoz, hogy ezt a mer6st elvegezhesstik,inhomog6neloszldstkell l6trehozni l6s1s5> > Tki1"6felt6tellel. Forditva nem lehet elvegezni a m6r6st Tbets1: I16y55eset6n sem, hiszen a m6ro ernyo b6rmely pontjdnazonos intenzitdstmerhetunk ilyenkor,nem alakul ki spektrum. A nullponti,rejtettspektrumezzel a modszerrelaz6rt nem merheto,mert a hom6rseklettolfuggetlen,azazrendes korulm6nyekkozott (inercidlisrendszerben)a spektrum a kamrdbanis, kivul is azonos,a Loren? invariancia, a homogenitds6s az izotropeloszldsmiatt.

Minel alacsonyabb homerstikleten vizsg6ljuka spektrumot,az intenzitds eloszldsmaximuma anniilalacsonyabb lesz,s igy a gorbealattitertiletis, ami a teljeskisugdaottenergidnak ferermeg. A spektrummaximumdnak ertekeegyremagasabbhuildmhosszak (aracionyabbfrervencidk) fer6torG dik el, ez a Wien-f6le eltolodiisitorveny.

Csak olyan rendszerben levo kamra rejtett spektruma veheto fel (elvileg)' amelyiknem inercidlisrendszerbenvan, p6lddulgyorsul.

A nullponti energiaspeKrumdndr niricsiryenjeilegzetesstig, mivernemfrigg a homerseklettol, es a gorbemonoton,nincsmaximuma.

g. ASRA:FEKETETESTSUGARZASANAK MERESE

10.ABM: A WIEN-FELE EITOIOOASI TORVENY ERTELMEZESE

TERTECHNOLOGIA

koztunk ezzel a probl6m6val.)A mozgo dugattlun visszaver6d6hullamok a Dopplercffektusnak megfelel6frekvenciavaltoz6stszenvedtek,mikozben abezirtterresz energiatartalmaes igy hom6rsfkletea dugattyu mozgatdsamegn6tt.A gondolat kvantitavivkierkor vegzettmunka eredmenyekeppen tekelesevelWiennek sikerilt kapcsolatottaliinia kiilonb6zo homersekleten merhet6 spectr6liseloszl6sokkozott. Vizsgflatainak legfontosabberedmeha a hullfmhossz firggyenyebenvissziik nye egyszeriienmegfogalmazhato'. fel a kibocs6tott sug6rz6sintenzitfsdt, akkor a 10. 6br6n lfthato gorbet kapjuk, amely meghatarozotthullamhossznalmaximumot mutat. Ha most egy masik h6mersdkletenvegeznJkel ugyanezta mer6st, egy m6sik gorbdt kapunk, amelyiknek term6szetesenegy masik hulldmhosszn6lvan a maxim61isert6ke. A wien-f61eeltol6d6si torveny kimondja, hogy a maximalis intenzit6shoz taftozo )u^o,6s a 7"homersetJelszorzataalland6: L^o,T-- dtlandd

(6)

Eztitgy is fogalmazhatjuk,hogy a g6rbemaximalis6rt6kenovekvoh6mera seklettelegyre kisebb hullfmhosszak fele tolodik el, innen az elnevezds'. Wien-fdleeltol6d6si tdrv6ny. wien ezen megfontolasaib6lahhoz a l6nyegesmegallapit6shozjutott, hogy az eloszl6sifiiggvdnyneka kovetkezoalakunakkell lennie:

: ,T (+) U-(a,T)

(7)

Mag6nakazf fuggvenynekexplicit kifejez6setWien nem tudta meghat6rozni pusztantermodinamikaimegfontol6sokalapj6n.A formula megisigen nagyjelentosegti,egyresztebbollehet levezetniegyszertidifferenci6lfssegitsegevelaz eltol6d6si torv6nyt, m6sr6szta kes6bbikutatok szemee16tt,igy Planck szemee15ttis egy ilyen alahi torv6ny megtal6l6salebegettvegcelk6nt' PLANGK: A MEGOTDASHOZ AZ ENTROPdN KERESZTUL VEZET AZ UT Ma - mint lattuk - ugy tartj6k iitalthan, hogy a wien-fdle eltol6d6sitorveny volt azutols6 6rv6nyeselmeletikijelent6s,amelyeta klasszikusfizika a fekete sug6rz6siigyeben tett. (A kesobbiekbenl6tni fogjuk' hogy ez nem igy van,

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAIALAPJAI

mert a klasszikusftzika a nullponti sugdrz6shgyelembev6te16ve1 le tudja irni a feketetestsug6rz6stis.) De n6zztk tov6bbiakbanplanck milyen m6don jutott a r6la elnevezettspektrumhoz.wien 1896-banmegkisereltea torv6nyben szerepl6JPli fiiggv6nyt konkretan meghatilrozni.Ehhez m6r mikro fizlkaielkepzelesekethaszniit,6sigy 6rthet<i,ha eredmenyecsak korl6tozott 6rv6nnyel birt. Felt6telezteugyanis,hogy a sug6rz6sitorvdny valamilyen modon a Maxwell-f6lesebessâ&#x201A;Źgeloszldsifiiggv6nnyel6llithat6 kapcsolatba; ugy k6pzelte,hogy a sebessdghelyebe egy L,tzirolaga frekvencidt6l fiigg6 mennyisegetkell behelyettesiteni;frgyelembevette tovabb6,hogy a t6rv6nynek olyan alakunakkell lennie, aminLazt a (7) egyenletmutatja, igy eljutott v6grilis a Wien-fdle sug6rz6sitorveny explicit alakjtthoz: U,, = a03e-

B@ -T

(8)

Planck maga ugy v6lte, hogy ez a Wien-fdle torv6ny helyes. Ugy tiint, hogy a m6r6sekis ezt igazoljak.isy Planck 1897-l899cs dvekben vlgzett er6feszit6seiarra ir6nyultak, hogy a wien-f6le sugarzdsit6rv6nynek komo lyabb megalapozdstadjon, mint ahogy azt magawien tette. planck ert azzal a lehet6sdggel,hogy az ireg faldnak anyagi min1sdgdtdl fiiggetlentil az ireg belsejdbenmindenk6ppen fekete sug6rzilslep fel, igy tehrit az ireg fal6t alkoto anyag szitmitraaz ekdpzelhet6 legegyszerribbmodellt vdlasztotta: 6lljon a fal co frekvencirlju oszcilldtorokb6l, m6s szoval rugalmas er6vel egymdshozkotott pozitiv 6s negativelektromostoltesii r6szecsk6kbcil, amelyek sug6rzds6t,i1let6lega sug6rzotdrrel val6 kolcs6nhat6s6taz elektrodinamika torvdnyeiirj6k le. Itt mar fel kell figyelntink arra a tdnyre,hogy ha planck ezen gondolata m6g nem is volt forradalmian tl, de az akkori id6k regmodernebberedm6nydt, az elektromAgneses hulldmok Hertz-feleelm6letet alkaimaztateljesen uj helyzetre.Ezekb6la megfontoldsokb6lPlanck a sug6rz6senergiasiiriis6ge es a falat alkot6 oszcillitorok kozepesenergi6jakozott az altbbikapcsolatot dllitotta fel: Snvt--. (e) Ur= U(v,D cl vagy korfrekvencidval felirva I (t\'

Ur==? U(a,7')

TERTECHNOLOGIA

kolcsonhat6sbakeriil6 EzL ;gy kell ertelmezni,hogy az oszclTTatorokkal gerjeszti az egyesoszcill6torokiilonbozokeppen sug6rz6selektromos tere ad egyensulyi6llapotkisebb amplitud6t a m6siknak kat: az egyiknek ragy, e1oszl6sban. Ha most az idotSl fiiggetlen az ban eg6szenmeghathrozott, az oszclTlatorok sz6m6es elosztjuk osszeadjuk 6sszesoszcill6tor energidjdt 6tlagos energidhoz. val, efjutunk az U(a,T) Itt meg kell 6llnunk egypillanatra. A klasszikusstatisztikaigen 6ltal6nos torv6nye - az energia ekvipartici6 elve - szinte kiiit az alkalmazdsert. Ugyanis ezen elv szerint minden szabadsdgifokhoz kTl2 kozepesenergia tartozk; igy figyelembev6ve,hogy egy oszcilldtornakket szabads6gifoka van, teh6t

LI(u,T) : kT ,, ud-

0)t n2c3

,-L]

(l0) (11)

Planck nem kdvette ezt az utat. Rayleigh 6s Jeans 1900 juniusdban Rayleugyanehheza torv6nyhezjutott, 6s eppen ezdrt a (ll) osszefiiggest nem hogy Rayleigh a csak az, hivjak. A ktilonbseg torv6nynek igh-Jeans jutott ehhez az alkalmazdsixal torvenyeinek elektrodinamika klasszikus hanem egyszeriienlesz6moltaaz co frekvencia kozvetlen osszefiigg6shez, 6116hulldmok lehetsegesszbmdt az iiregben. es6 frekvenci6ju kozelebe Rogton hozzir kell tenni, hogy ez a tdrveny is helytelenvolt. -De terjtink vissza Planck egy ewel kordbbi munk6ihoz. O meg akart maradni a makroszk6pikustermodinamik6nal,es ezerl vizsgdlataita tov6bvegezteel. Planck biakban az enlropia,mint kozponti fogalom segitsegevel (8) megadott Wien a osszefiiggessel azt hitte, hogy m6g mindig ekkor Minden igazolAst. kereste a termodinamikai 6s ahhoz a helyes, tdrveny kiilonosebbindoklds nelktil az oszciTlatorokentropi6jara,rendezetlensegere az alitbbiosszeftiggestirta fel:

U o.

ln-"Fa

(r2)

Valoban,ha felhaszn6luk a termodinamik6banm6r ismert

a^9

do:T

(13)

A TERTECHNOLOGIAFIZII(AIALAPJAI

dsszefiiggest, valamint azireg energiasiirris6gere 6saz oszctllittorokkozOpes energidjakozti, a (9) alatt megadottwien torvenyt, akkor azonnaTadodik a (8) alatt megadottwien-f6le sug6rz6sitorv6ny. planck az entr6pia kifejez6st minden valoszintis6gszerintugy kapta, hogy azutat a fenti modon, de visszafeletette meg,vagyrsa levezetend6eredm6nyismeretebenv6lasztotta meg - val6sziniilegtobbszori pr6b6lkoz6sut6n - a celszenikiinduldsi fiiggvâ&#x201A;Źnyt. Ez az indokldsterm6szetesenPlanckot nem elegitetteki, es az egd,sz elj6r6snakegyelcireteljesenformAlisjelleget tulajdonitott. planck szfumira fontos volt az entr6pia energiaszerintimdsodik deriv6ltj6nakismerete.Az egyensulyi6llapotbanugyanis entr6pia maximumot kell eszletni,es ennek eldontesebenez a mennyis6gfontos szerepetj6tszik. A (12) egyenletbcil azonnal meghatdrozhat6,hogy az entropiau szerinti masodik derivaltia a ( I4) alakotolti, tehrit aT const.

eO:- u-

(14)

Kozben a kiserletifizikusok sempihentek,esegyrepontosabban,es egyre szelesebbfrekvenciatartomdnyban mertek meg a sug6rz6sitorvdnyt. Ezekb6l a m6resekb6legydrtelmrienkideriilt, hogy a wien torvdny,vaw ink6bb a wien-Planck torvâ&#x201A;Źny nem j6: a kisdrretiadatokhoz uak nagy frekvencia tartom6nybansimuLnak.Ekkor kideriilt a Rayleight-Jeanstorvdny korl6to zotthaszniihat6sdgais, s l6tszott, hogy csak kis frekvencifk esetenirja le helyesenajelens6geket. (L6sd ll.6bra.) 1900oszenteh6t a kovetkez6kdp pen lehetett osszefoglalnia feketesug6rz6ssalkapcsolatoshelyzetet: van k6t elm6leti uton nyert torv6ny, az egyk a wien torvdny, ennek elmdleti h6ttere bizonytalan, viszont a nagyfrekvencidstartom6nyban j6l kja le a kis6rletijelensegeket,kis frekvencidkndlrossz eredm6nytad, vagy az akkori id6k szohaszndlatdval dlveinfravoros katasztrofatszenved. A Rayleigh-Jeanstorvdny elmdletilegtokeletesenmegalapozott:A klaszszikus statisztikaigen altal6nosfeltevesekmellett is igaz elv6re,az ekvipartici6 (kiegyenlitciddsi)elvre t6maszkodik,de ismdt csak a jelens6geksziik kordt irja le helyesen,magasabbfrekvencidkrahely.teleneiedmdnlrt adott. (Latni fogjuk, hogy a nullponti elektrom6gnesessug6rz6selhanyagol6sa miatt.)

A TERTECHNOLOGIA FIZII<AIALAPJAI

Planck tudomdsulvette az uj helyzetet6s ennek megfelel6enmegkonstru6lta a Rayleigh-Jeans-torvenyhez tarlozo entr6pi6t is. Szdmunkra pillanatnyilag csakaz a fontos, hogy ezenentr6pia mdsodikderiv6ltja az energia negyzetevelforditva ar6nyos.Az alirlbi s6m6t 6llithatjuk ossze: Rayleigh-Jeans torvdny

Wien torv6ny

u-:#u'

U. : 61n1tg-4 AtS

6V:

const.

6U:-TV-

interpoldcioval! frckvmcia

A Planckfele interpol6ci6:

ad jo kozelit6st, A RayleighJeanstorv6nycsakaz alacsonyfrekvenciakon sug6adsaelhanyagolhato, azaz ott, aholaz oszcilldtorokelektromdgneses a sugdrzdst. nagytomegri,lassanmozgooszcilldtorokokozzAk magasfrekvencidkra ad jo kozelft6st azta felt6telezestvr5ve AWien-eloszl6s sugdrzds. szorodikaz elektromdgneses alapul,hogytolt6seken Plancka termikussugAaAsitorv6nyelso alakjdtegyszen-iinterpoldrcioval - ahol a nullponti n6lkul.Mdsodikformuldjdt nyerte,fizikaimegfontoldsok - m6rfizikaimegfontoldsok alapj6nkapta. spektrumis megjelenik

(l5)

6F:@6

De hogyan kombin6ljuk ossze a ket megoldist ugy, hogy az a teljes frekvenciatartom6nybana kiserletekkelegyezSkifejezestadjon?planck egy szerencsesgondolattalaz entropiakmdsodikderivdltjaitkombin6lta osszea lehet6 legegyszerfbbm6don. A fenti sem6banezt a kombindciot is feltiintetttik. L6tjuk, hogy ez U kis 6rt6kern6laz egyik, nagy ertdkeinel pedig a m6sik kifejezdstszolgriltatja.Hangsulyoznikell, hogy ez eW matematikai trtikk, interpolAciovolt. Planck nem tudta megindokolniezt a lepdst frzlkai alapokon. Vannak akik Planck ezen l6pes6t a fizikatortenet legnagyobb hat6suinterpoldci6jinaknevezik, m6sok ett6l a kombinaci6tolsz6moli6ka kvantumelmeletsztiletesdt.A ( 16) osszefiiggessel megadott: A S -* _ n , "' t^ U+b

( 16)

jon: kapcsolatb6lmostmar a szok6sos( 17) osszefiiggds

A,S

T: au' sucARzAstronvrNvrr rr. ABRA:A wIEN-FELE ESA RAYLE|GH-JEANSFELE tRntovAruvntx envFNvESsEGl osszruRsoNt-irAsR,

(r7)

A ( 17)termodinamikai dsszefiigg6s segits6gevel az oszcillittorokkozepes kinetikus energifjara a (18) osszefiigg6stkapjuk:

TERTECHNOLOGIA h

u = --i-

(18)

€7r-l

Ha meg figyelembevesziik,hogy az (l) es (9) osszefiigg6sekalapjin az U-nak a (19) torvenybenleirt (co) (1 e ) U=oOl-l

lT, alakunakkell lennie,vagyisb: cr.o,valamtnt lla': c'to, akkor a feketetest energiasrirfsegdrea kovetkezo(20) formuldt kapjuk:

Ut:A+

(20)

e r - l

Planckkonzultalt a kisdrletifizikusokkal is. Meg6llapitott6k,hogy a torveny helyesenirja le a jelensdgeketa teljes frekvenciatartom6nyban.Hasonlitsuk mostosszeaz egyestorvenyeket.1900.oktober l94n a kovetkez6volt a helyzet: Wien ^ Uo-aA- €

Rayleigh-Jeans

Planck Bo> T

U,,,=

Ao'3 ,9atT-t

nem kielegit6 elmeleti megalapozits magasfrekvencidkra ervenyes

r12

U,=i-

( 21)

JE'r

elmeleti megalapozirs jo elm6leti nincs megalapoz6s a teljes spektrumra csak alacsony frekvenci6kraervenyes ervenyes

AZ ENERGIAI(I'ANTUM MEGJELEN I K Mind a kisdrleti,mind azelmlletifizikusok, akik ertesiiltekerr6l a helyzetr6l (es termdszetesenmaga Planck is), a legkevesbesem talirJtttkkielegit6nek a torv6ny_elmeletimegalapozttsitt.Planck ekkor saj6t emlekezeteszerint eleteneklegfdraszt6bbid6szak6t61ve,rij utat valasztott.Megmaradtugyan az entropiafogalm6n6l,de elhagytaa fenomenologikustermodinamik6t.A Boltzman nyom6n kiindult termodinamikai val6szinriseg6s az entr6pi6nak m6r ismert (22) S N =k l n W osszefiigges6b6l.

A TERTECHNOLOGIA FIZII<AIALAPJAI

Az N index itt 6s a kds6bbiekbenis azt fejezi ki, hogy a sz6banforgo mennyis6gaz N sz6muoszcill6torravonatkozik. Ebben az osszefiiggdsben, mint tudjuk, W egy makroallapot termodinamikai val6sziniisege;6s azt is tudjuk,hogy ezavalosziniis6g ardnyosazezeniiTapototmegval6sit6 kiil6nboz6 lehetos6gekszdm6val.Azt kell tehttt megvasg6lnunk,hogy az Up = N . U osszenergidth6nfdlekdppen tudjuk szdtviiasztani N sz6mu osszcill6tor kozott. Azonnal l6tjuk, hogy ha az UN energi6tP szdmu,e nagysdguteszre osztjuk, vagyts Un= P'e ak,koraz e-t egyre kisebbre viilasztva,P tetszes szerint novelhet6,6,sezzel egytitt a sz6toszt6slehetos6geis minden hat6ron tul n6ni fog. Ahhoz, hogy a lesz6ml6l6shozsziiksegeskombinatorikus elj6rds, vagyisa lehetosegekmegszdml6ldsa vdgrehajthat6legyen,a teljes energi6t vdgesszdmureszrekell osztani;ennekmegfelel1en az egyesoszcilltitorok egy vdgesnag,tsdgrtenergiaadagegdssztimutribbszrirrisdvel rendelkezhetnek. Ez{rt egyoszcilldtorenergi6jaaz e : ha = Zv formuldvalirhat6 le. Ekkor es ebbena formdban jelent meg a fizlka torteneteben eloszoraz energiaadag,vagy az energiakvantumfogalma. Planck szavait idezzik az 1900. december l44n bemutatott munkdj6b6l: ,,esmost meg kell vizsg6lnunk az Uy energiaeloszldsdtaz N darab rezonatorra,amelyekmindegyik€nek rezg€,sszdma co.Ha U11tkorldtlanul oszthato mennyisdgnektekintenfnk, az eloszldsvegtelensokfdlekeppenlenne lehetseges. Mi azonban ugy tekintjtik - 6s ez azegeszszdmit6ssarkalatospontja -, hogy az (Jy egdszen meghatirozott sz6muv6ges6s egyformardszekb6lvan dsszetevees ehhez a h = 6,55 . 10-27Ierg secl termdszeti6lland6t hasznaljukfel. Ez az {ilando a rezonatorok kozos v frekvencidjfval megadja az E energiaelemet,6s ha Upet elosztjuke-nal,megkapjuk az energraelemekP szdmittamelyet az N oszcill6tor kozott sz6t kell osztani". A lehetsegeseloszlisok szdmtfia (23) osszefiiggdsadja meg,

w ' (Nrr-l)_(ry,!P_l)! p (N-t)tp'. \

(23)

az N sz6murezondtorokhoztarrozo entr6pia ertdket felhaszndlvaa fakto ri61is fiiggveny kozelit6 6rteket ado stirling formula egy logaritmusokat tartalmazo osszefligg6stad, melyet |talatitva es egyetlenoszcilldtorra alkaljutunk: maz-vaa (24) dsszefiigdshez

s: +: - *Jl;rn1,*f r-t^t l,'

(24)

TERTECHNOLOGIA

Az abszolut h6mdrseklet 6s az entropia energia szerinti differencialh6nyadosdnakkapcsolatdb6leljuthatunk a (25) osszefiiggeshez: u

(2s)

-(rtkr't - l r E

ezpedig amir levezetett€ = ha es a (9) U,o- tnrzlc3U kifejezesekkel: lrat ':

nb3

I tt'L e"1

(27)

vagyrrekvencidkkar :::''

Ur(v,T)=ry .

(hvtkD _

(27la) 1

ez pediga Planck-f6lehosugdrzdsfeketetestsug6rz6sformula vegs6alakj6t adja.Tiz ewel kds6bb (bar mds jelolesekkel)Planck, a min kozolt (l) formul6hoz jutott, ami m 6r tartalmazta a nullponti energia fogalm6tis, mivel ez oszcill6torokn6lkikertilhetetlen. A Planck-fdlesugarz6siformula 6nmag6banigenmeggy6z6erejfi,ugyanis kozvetlentil,illetve egyszerrisorbafejt6salapjanbeldthato,hogy kis frekvencidkra a Rayleigh-Jeans,nagyfrekvenciAkrapediga Wien-torv€nytadja.Ha a teljes frekvenciatartomfnyba kisug6rzott teljesitm6nyt vizsgdljuk,akkor megkapjuk a Stefan Boltzmann torvdnyt. Ugyancsak egyszerii deriv6l6s segits6gdvel megmutathatoa Wien-feleeltoloddservdnyessdge is. Az egyenletsegits6gdvelsikeriilt Plancknak a mikrofizika alapdlland6inak egykoherensnumerikus 6rtdkrendszeretmeghatAroznia.igy a StefanBoltzman tdrvdny iilandojinak, valamint a Wien-fdle eltol6d6si t6rveny 6l1and6jdnak ismeret6bensikeriilt a Planck-f61e6lland6t 6s a Boltzman 6llandot meghatdroznia: o)

x ^ - ,I

h:6.55.l0"lerg.set

k : | . 3 4t6" , [ # ]

(28)

ez ut6bbib6l a gdziilandon keresztiil a Lochsmidt-f6lesz6m, ebb6l 6s a Faradayallandob6l pedigaz elenktron tolt6sead6dik. Termdszetesena Planck-flle wgdrzttsi torveny eleget tett annak a kovetelmenynek,amelynek kieldgit6serekdsztilt: a kis6rletekkelteljes megegye-

A TERTECHNOLOGIAFIZIKAIALAPJAI

zesben irta le az egeszfrekvenciatartomdnyt,beleertvea feketesugdrzds energi6j6nakspektrdliseloszldsat.Mindezek vt6n aztgondolhatn6nk,hogy az elm|let szriletesdnekpillanatdban teljes gyozelmetaratott. De nem ez volt a helyzet.Jeanspdlddul, a nagy riv6lis, 1904-benirt k6nyv6benm6g nem emliti a Planck-f6ledsszefiigg6st.Lorcntz1909-benmegszemrehdny6st tesz Plancknak, hogy tulajdonkeppen nem ad magyarirzatota kiindul6 feltevdsekjogoss6g6ravonatkoz6an.A legmeglepobb azonban az, hogy maga Planck semtekintette lez6rtnaka kerdest,es evekenkeresztiilkereste a klasszikusfizika kereteibebeilleszthet6megalapozAst. N6zztik, mit is mond err61 maga Planck ,,ezert rovidesen elkezdtem pr6bdlkozni, hogy a h hat6skvantumotvalamikdppenbeillesszema klasszikus elmdletkereteibe,de a hat6skvantumminden ilyen kiserletnekmakacsul ellenszegii{t.Mindaddig, amig vegtelen kicsinek lehetett tekinteni, teh6t nagyobb energi6kn6les nagyobbhull6mhosszakndlminden a legnagyobb rendben volt. Altaldnos esetben azonbanvalahol olyan res t6madt, amely ann6l feltrin6bbvolt, minel nagyobbfrekvencidkratertem 6t. Miut6n minden kis€rlet meghiusultennek a szakaddknakaz ttthidaldsdra,nem volt k6ts6g t6bbd az ir6nt, hogy a hat6skvantumalapvet6 szerepetj6tszik az atomfizik6ban 6s hogy felldpeseveluj korszak kezd6dik a fiziktban. Magdban a hatdskvantumbanugyanisvalami eddig soha nem hallott jelentkezik, amely arra van hivatva,hogy alapj6n 6talakitsaaz eg€,szftztkaigondolkod6sunkat, amely azota, how Leibnitz 6s Nefion megalapoztaaz infinitizemialis alapokat, minden kauzdlisosszefiigg6s folytonoss6gdnakfeltetelezdsdnalapult. Hidbavalf kfsdrleteim,hogy a hatdskvantumotvalamikdppenbelehelyezzem a klasszikuselm,lletbe,tribb dvendt hrtz1dtak6s igen sok munktimba kert)ltek. N6hany kollegim valami tragikusatldtott ebben.Nekem m6s a velem6nyem. szdmomra ugyanisa nyeres6g,amelyetez az alaposfelt6ras hozott, ann6l drtekesebbvolt. Most teh6t pontosantudtam, hogy a hat6skvantuma fizik6banjelent6sebbszerepetj6tszik, mint ahogya kezdetbenhajlamosvoltam felt6telezni es teljesenmegdreztem,mennyire sztikseges,hogy teljesenuj szeml6letetesszamit6sim6dszertvezessiinkbe az atomi problemdk t6rgyal6s6ndl.Ilyen modszerkialakit6stua szolgtitak Niels Bohr 6s Ervin SchrG dinger munkdl amelyekndlazonbanen min nem tudtam kozremrikodni". De nemcsaka diszkr6t energiakvantumbevezetesenek ujdonsdgamiatt idegenkedtekaz elmelet elfogad6sdt6l.Mint azt Einstein 1906-banr6mutatott, a levezet6sheterog6nelemekettartaknazott.igy u kozepesenergiaes

TERTECHNOLOGIA

a tdrenergiak6zti kapcsolatotPlanck a klasszikuselektrodinamikaegyenleteit felhaszn6lva6s folytonos energiav6ltozdsokatfeltetelezvevezette le. Ugyanakkor a kozepes energia kifejez6sdbenaz energi6t kvantumosnak is volt Planck gondolatmenet6teleztefel. M6g egy m6sik kovetkezetlenseg t6ben. Boltzman az egyensulyidllapotokhoz ugy jutott, hogy megvizsg6lta azt az eloszldst,amely a termodinamikai valosziniisegmaximum6t eredmenyezle-Planckn6la leszfmol6sm6dja is mdsvolt esnem a maximumkereses jutott a v6gsoformulitjithoz. segitsdg6vel A )OC szhzadels6 ket etizede az ellentmond6sokatfeloldotta, a hom6lyos r6szekettisztinta. Ezenmunk6k nyom6na Planck-fdlesug6rzdsiformula levezeteseis egyszeriibben6s m6s megfontol6sokbolkiindulva szerepela tankonyvekben.A kvantumelmdlet a 20-as6vektdl kezdve a fizika egyik legjelent6sebbtertilete lett a relativitdselmdletmellett. Alkalmaz6s6n6l numerikusanhelyeseredmenytkapunk egysorjelensdgre,b6r nehav6gtelen 6rt6kekis megjelennek,de ezt elhagyj6k.A Boyer-f61e sztochasztikuselektrodiramika viszont mdsholhizzameg a klasszikus6skvantumelmeletkozti hanem - mint 15tnifogjuk hat6rokat,s ez nem csupdnelmeleti erdekesseg, - konkr6t gyakorlati kovetkezmenyeivannak. A kovetkez6kbena feketetestsugarzdsPlanchfele levezeteseutin nlznJk meg,hogyanjutunkugyanehhezazeredmenyhez klasszikusuton.Azert fontos enneka levezet6sneka megismerese, mert betekinthettinkatomi szintenazokba a folyamatokba,ahol a nullponti spektrum mar fontos szerepetj6tszik.

A FEKETETESTSUGARZASATIX KLASSZTKUS, BOYER.FEU ENTELMEZESE Ma csaknagyon kevesfizikus gondolja ugy; hogy a feketetestsug6rz6stbe lehet vezetni a Planck-f6lekvantumfeltdtelnelktil. Marshall es Boyer ([3] irodalom) azonbantobb olyan formul6t levezetett,melyek a feketetestsugarzisnak teljesenklasszikusertelmezesetadja. Mint m6r t6bbsz6r emlitettiik, ahhoz,hogy a Planckfeltetelnelktil klasszikusm6don vezesstikle a feketetest pusztdn aztkefl.feltenni, hogy a klasszikusnaksz6mit6nullponti sug6rz6sdt, eloszlAsakobos,ez viszont aLorentz invariancidb6lkovetenergiasugdrzds kez1k,ami kiserleti tdny. A Lorentz invariancia kovetelm6nyepusztdn csak azt a feltltelt szabja meg, hogy az energiaeloszl6ssrirtis6gftiggv6nyenek

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAIALAPJAI

kobosnek kell lennie, de egy konstanstszabadonhagy.Kiserletekbol azonban - mint p6ld6ula Casimir kis6rlet - kimutathato,hogy ez a konstans I l2h-val egyenlci,ez a fr konstansadja meg gyakorlatilaga nullponti energiafluktudcio j6nak mertek6t.igy tehat megkapjuka teljesspektrumenergiatartalmat,es ez a tetjes spektrum egyreszta termikus spektrumbol,mdsreszta nehezen detekt6lhato, de nagyonnagyenergiastinisdgrinullponti energiaspektrumb6lad6dik. Ahhoz, hogy megertsi.ik,hogyan lehet levezetni teljesenklasszikus m6don a feketetestsugdrzds6tes termeszetesena kisedetieredmenyekkelmegegyezSena Planck spektrumra jutni, meg kell n€zni elcjszor,hogy milyen erok hatnak egy reszecskere. A levezetestBoyer ([3] irodalom) cikkenek alapjhnvdgezzik.6 el6szor aztvusgiitameg, hogy milyen er6k hatnak egy rdszecskere, ha az csaka termikus spektrummalvan kolcsonhatdsban.Boyer Einstein ds Hopf levdzetes€tveszi alapul.L6nyegdbenez is klasszikusmegyezet. fontoldsokonalapulomodell 6s a Rayleigh-Jeansosszefiigg6shez Egy M tomegu, nem relatiyisztikus elektrom6gnesesdip6loszcllTfitorra hat6 er6t vizsgaltak,amely coofrekvenciinrezgett. Az egyszerris€g kedv€drt felteteleztek,hogyaz oszcilldtor csakazx ir6nybanmozogu : ursebesseggel 6s dipolusa a z tengely fele mutat. Olyan rendszert viiasztottak, hogy a klasszikusstatisztikaimechanikam6dszereitlehet alkalmazniszabadtranszl6ci6s mozg6sra,ugyanakkor az oszcill6tor elektromdgnesessug6rzdssal kolcsonhatdsbaldphet. Feketetestsug6rz6saeset6n,ha termikus egyensulyalakul ki egy h6mersekleten, akkor elvdrhatjuk, hogy az oszcllTittorsebessdgenek negyzetes koz6pert6keazonoslegyen azzal az 6rtekkel, amit a klasszikusstatisztikai mechanika ad meg egy szabad reszecsk6re,pelddul egy ide6lis gin egy atomjdra. Ilyenkor egy t intervallum alatt a r6szecsk6rek6t er6 hat az elektromiignesessugdrzdsmiatt. a)Egyreszt az oszcilTirtorft egy v6letlenszerriktils6 er6 fog hatni, term6szetesendlland6anviitozo, fluktudlo impulzussala t idritartam alatt:

F = * = + =! , - o r - * = o

(2e)

azaz A, adja meg a fluktu6l6 impulzus mennyiseg6t,E es B €rt6keivel:

^-r:,w,-:"#),,

TERTECHNOLOGIA

b) Az oszciJatorraF,nagys6gu6tlagosero is fog hatni, amely fiigg a reszecske sebessegetSl6s azt lelassitja.Amennyibenfeltessztik,hogy a reszecske sebessege sokkal kisebb,mint a feny sebessege, akkor F": h, es ez6ltal felteteleztiik,hogy u" szeint line6ris az erb â&#x201A;Źrtdke.AP az az ar6nyoss6gi tdnyezo,amely ezt az er6t megadja (ez bonyolult osszefiiggds,amit itt nem vezetiink le, de a [3] fiiggeldk6benmegtaliihato,

ahol

utdp@,D) p : cn, - ' ' 9r I oo .t"t. 5- 1r'*"' 3dto I'

A (30) osszefiiggesben a A es P drtekem6r emlitett modon a bonyolult osszefiiggesesa [3] irodalom fiiggelekebental6lhato meg.Egyensulyeseten, amennyibenmindenreszecsk6reiilagoljuk az energiAkat,az iilagos, vinhato impulzusnegyzetid6ben 6lland6, azaza (31) osszeftiggest kapjuk: < (*u,)2 ) : 1 (mup)2 > = < (mu, + L - Pu,r)2)

( 3 1)

vary a negyzetreemelest elv5,gezve a (32) kifejezestkapjuk:

) oZ I az elektromiignesessug6rz6scsillapit6si6llandoja,ert6ke f = ;-" r 5mcp(a,D pedig a termikus spektrum 6tlagosenergiasrinisdgeloszldsdtadja meg.J Ha a r intervallum rovid es emiatt a vizsgdltreszecskeimpulzusv6ltoz6sa kicsi, akkor az impulzust p = -Pur alakban irhatjuk fel. Ez a P kjzlnolag a sug6rz6stermikus rfszdt1l ftigg es egyilJtalln nem ftrgg a nullponti sugtnz6soktol. Mivel 16ttuk, hogy a nullponti spektrum Lorentz invarians, ezdrt tudjuk, hogy a nullponti sugdrz6shozkepestegyenletessebessdgumozgits nem mutathat6 ki kiserletileg.A Lorentz invariancia megl6tenektov6bbi kovetkezmenyeaz, hogy nem alakul ki a reszecsk6krehato, a sebessdgt6l fiigg6 er6, melyet a nullponti spektrum okozna. A sug6rz6sijelens6geksztochasztikusjellegemiatt ezut6n nem egyszenien a reszecskekrehato pillanatnyi er6kkel fogunk szdmotni, hanem egy t intervallum alatti impulzusvAltoz6stfogunkvizsgdlni,ahogy ez a statisztikus mechanikAbanszok6sos.Ehheza v6rhat6 sebess6gertekek vagydtlag6rtekek ismereteis sziiks6ges.N6zztik most meg, hogyan szitmithato ki a rdszecskdkre hat6 impulzusnegyzet6tlag6rtekeaz impulzusmegmarad6s torveny6b6l. Ismert, hogy bdrmely reszecske,gdzmolekula,amelynek egyt id6pontban a momentuma mut, eW bizonyos t intervallum ut6n a kornyez6molekul6kkal val6 kolcsonhatds miatt az impulzusifi az eISbb tdrgyalt a) 6s b) er6k miatt meg fogja vlitoztatni a (30) 6sszefiigg6s szerint: f / 1 U 6= 1mut+L-PU,'r

A TERTECHNOLOGIA FIZII<AIALAPJAI

(30)

0 = < a2 ) + 2m (uL) -2mh < u2> - 2h < uL) + P4 < u2 > (32) jeloleseb6lm6r kihagtuk a t indexet.Most Itt az egyenletb6la er,sebesseg a /, sebessdg egyadott t id6pontban fix ert6k, amig a A impulzus t 6s I + r k6zti id6pontban pozitiv es negativ is lehet azonos valosziniis6ggel.Ez6rt irhatjuk, hogy a I uA,) vArhato6,rt6keazonos0-valesigy a (32) egyenletnek ujabb k6t tagjat vehetjtik 0-val egyenl6nek.Mivel a F^c2< u2 > tagot elhanyagolhatjuka - 2mPr < u2 >-hezkepest,igy az elozo (31) egyenletiinkegy sokkal egyszeriibbalakraredukdlodik,ez azBinstein Hopf egyenlet,amelyet a (33) osszefiigges ad meg: < 4 2 >= 2 m k < u 2 )

(33)

Amennyiben felt9telezzik, hogy a klasszikusekviparticiostlteligaz, azaz sz6mit6sokb6lbehelyetzkT : I I zm ( u2 >, es a klasszikuseletrom6gneses tesitjtik a P ardnyossitgitenyezlt es ( 42 ) impulzusdtaddsi6rteket, akkor az el6bbi (33) egyenletkozvetleniil a Rayleigh-Jeanssug6rz6sit6rv6nyhez vezet. ||

A FAL HATASA Az elektromdgneses nullponti sug6rz6sbevezet6semegkoveteli,hogy ujra vizsg6ljuka r6szecsk6k6s az oket kortilvevoelektrom6gneses sug6rz6skozti statisztikai egyensulyhelyzetet.A klasszikuselmdletbena reszecskek6s a r6szecsk6ketkorbezdrofalak kozti kolcsonhat6stnem vizsgdlj6k.Altalaban legfeljebbazt emlitik meg, hogy a falak tokdletesenrugalmasak,es a girzmo lekul6kat visszalokik.Tal6n pontosabblenne az az enftopiamegfontol6sok szerinti gondolkodds,hogy a molekul6katugy kell felfogni,mintha a falak

TERTECHNOLOGIA

azokal elnyelnek, es ugyanolyansebess6geloszl6ssal visszaloknek,visszaemitteh6k, mivel feltetelezzik, hogy a falak h6mersekletemegegyezlka gdz homersekletevel. A Rayleigh-Jeanssug6rz6stdrgyal6sakorEinstein es Hopf is elhanyagoltaa falak hatdsat.igy a reszecskek6sa sug6rz6skozti egyensuly Einsteindktdrgyal6sm6dj6bankjzirolag az a) es b) pont alatt emlitett er6k egyensuly6nnyugszik. Az oszcilldtorbanelektromiigneses sug6rzashatasdrakeletkezettv6letlenszerii fluktuilo ero azonbana) energiitt von ki a sugdrz6sbol,es kinetikus energi6v6,a reszecskekinetikus energiitjilit alakitjaat. Ekkor a b) pont alatt rf,szletezeltsebessegfiigg6 er6 lelassitja a molekuldt, es az igy energi6j6t visszasughrozza. A klasszikusegyensfilyennek a k6t energi6naka kiegyensulyozdsaraalapul, 6s ez vezel a Rayleigh-Jeansfele termikus sugdrzas eloszl6shoz. Abszolut nulla fokon azonbana klasszikuselmelet szerint nincs elektromdgnesessug6rz6ses az ideilis 96z molekuldi, atomjai sem mozognak.De ha figtelembevessztikaz elektromdgneses nullpontienergiahatdsdt,az egdsz helyzetgydkeresenmegvdltozik.Ebben az esetbennulla fokon is lesz fluktuitcio. Ezdrt a rdszecskdreaz a) pontban emlitett fluktu6l6 er6 fog hatni 6s ez a sugarzasb6lenergidtvon el. Azonban a m6r emlitett Lorentz invariancia,amely az elektromiigneses nullponti sug6rz6sravonatkozik, azzal jir, hogy nem l|tezhet olyan ero, amely fiigg a sebess6gt6l, hiszen - mint tudjuk - nincs abszolutkitiintetett sebessegertek. Emiatt a reszecsk6kegyremagasabbsebesseget vehetnekfel, 6s szabadterben elhelyezked6r6szecskekesetena sebessegeloszlis hamarosan Lorentz invari6ns karaktert fog felvenni.Olyan lesz az eg6,sz, mintha t6gulna az egdsz vil6gegyetem.Azonban, ha a gdzmolekul6k egy lezhrt terbenvannak, akkor azok afalat megtitik es igy 6tadj6k kinetikus energi6jukat dip6lsug6rz6ssales mechanikus energia 6taddssalmeg az abszolut nulla fokon is. igy a mechanikusenergiavegiil is ujra visszajut a sug6rz6si terbe. A sug6rz6smiatti energiavesztes6g kovetkezm6nyekent,amikor a g6zmolekulaujb6l lepattan a fa1r6l, al<koralscsonyabbsebessdggel fog ez Iezajlani,mint a becsapodaskor.igya molekultikenergidtnyelnekel a sugdrzdsi tdrbdl ds nd a sebessdgilkaddig, am{g a falat el nem 6rik. Lifihatjuk, hogy abszolutnulla fokon a ztrofalak (idedlis gdz eset6n) fontos szerepet jtfiszanak,es a falak hat6sdtis figyelembe kell venni, amennyibena (30) egyenletnekmegfelel6alap egyensulyihelyzetett6rgyalni akarjuk. Ennek a

A TERTECHNOLOGIA FIZIT<AI ALAPJAI

rdszletezese kovetkezikmost roviden,szint6n Boyer cikke ([3] irodalom) alapjdn. Vizsg6ljunk egy anyagi tomegpontot,amelynek az impulzusa mu, egyt id6pontban, amely egy 7= 0 'C h6mersekletf dobozba van bez6rva. A r6szecskemomentuma t id6pont mulva a (35) osszefiiggesalapjfin trhato le, ahol J a fal altal adott impulzus lesz. f t 1 1 ) 7 + 1m: u t + L + J

(35)

Itt A jeloli azt az tmpulzust,amelyeta tdmegpont a fluktu6l6 sug6rz6st6l kap, es J azI az impulzust, amelyeta reszecskeb6rmely falnak lead. Abban az esetbenha egy adott rdszecskea vizsg6lt id6 alatt nem titkozik fatnak, akkor ./ = 0. Az elozoekhezhasonlatosmodon vizsgaljukaz itrlagosv6rhat6 impulzusok erteket.Amennyiben a reszecskesebess6gek eloszldsaegyensulyt reprezental,abban az esetbenaz iltragosr6szecskeimpulzusndgyzete nem fog vdltozni ar idotartam alatt, a (36) osszefiiggestkapjuk: < (*u,)z ) = I (mu7+)2> = < (mu, + L + J)2 >

(36)

Ha vdgrehajtjuka negyzetreemeleseket,a (37) osszefiigg6shez jutunk: 0 = 2 m l u t L ) + 2 m 1 u , J ) + < J 2> + 2 < N > + < A > 2

G7)

Amennyiben a A impulzus cseretagaz x ktnyban pozltiv vagy negativ is lehet a t id6tartam alatt, es igy az ifilagokra< u,A,>= 0, valamint < A,/> :0. M6srdszt amennyibena r6szecskefalba titkozik, akkor r, pontosan ellenkezljere viitozk az ilrtnydt tekintve es igy ( uJ> +0, de negativ lesz. A < P > a <.L2)-hez k6pest elhanyagolhat6,igy abszolut0 fobn a (3g) osszefiiggestkapjuk:

0=2m<uJ>+<42>

(38)

Az&thanyagolhatjuk el < J2 > 6rt6k6t,mert az mu,momenrrsm6ltal6ban sokkal nagyobb,mint a A nagys6gufluktu6l6 impulzus,amelyet a rovid t intervallumbankap a r6szecske.Ezert, hogy a (37) egyenletteljesiiljon, a J 6rtek6nek sokkal kisebbnek kell lenni, mint a A ert6knek es rgy a <.p > elhanyagolharoa < L2 > frtlagihoz k6pest.Az el(5zo(38) egyenletteh/i' azt

TERTECHNOLOGIA

fejezteki, hogy a t id6intervallum alatt a reszecskdkenergi6t nyelnekel a nullponti surg6rzdsboles kinetikus sug6rzdskentezt a falaknak ifiadjdk. Miutdn abszolutnulla fokra megkaptukezt az eredmenyt,vizsgdljukmeg azt az esetet,amikor vdgeshomdrsdkletlesz,de a nullponti sugdrzdsis jelen van. Ebben az esetbenis figyelembekell venni a falaknakatadott impulzust, es ekkor a (39) egyenletetkapjuk a (30) egyenlethelyett. tttUpl=mut+L-PU,r'+J

(3e)

Felteve,hogy egyensulyiallapotok uralkodnak,azaz < (mu)2 = 1 (mu,*,)z> s a n6gyzetreemeleseketelvegezzik, akkor a (32) egyenlet analoglithoz fogunkjutni es igy kapjuk meg a (40) egyenletet: 0=2m<uL,>+2m(uJ>+<f>+2<N>+<L2>

(40)

- 2mpr< u2> * P* < rr, - 2ry< uL>- 2h < uJ> Itt a I indexetugyanugyelhagytuk,mint a (32) egyenletndl.Termeszetesen itt is kin6lkoznak egyszenisitesek,vegyik sorra ezeket. Mivel A jellege veletlenszerii, valamint <N> =0, ebbol az kovetkezik,hogy <uL>=0, azaz a fluktudcio kidtlagol6dik. Ism6t megtehetjiikaz elozo megfontoldsokat, igy -2pr 1uJ><< 2m <uJ), mivel a reszecskem tomeg5tes a r id6intervallum hosszdt mi v6lasztjuk meg es tetszcilegesnagys6gulehet. Hasonlo megfontol6sokmiatt (41) P { < u 2 > < < - 2 m P r4 u 2 ) ha m-etes t-t megfelel6envalasztjuk.Most a < uJ > tag a rdszecske6tlagos kinetikus energiavesztesevelkapcsolatos,amikor a falat megtiti. Azonban l6ttuk, hogy ez az energiatisztdn termikus megfontoldsokb6lugyanolyan gyakran pozitiv, mint negativ,ds ezert a klasszikuse1m61et szerint ki lehet hagyni a sz6mit6sokbol. Mondhatjuk, hogy ez a nullponti energiahatdsaa < A,2>-b61,amelyeta fallal tort6n6 iitkoz6sek eset6n nem szabadfigyelembevenni, ugyanugy, mint a (38) egyenletn6l.igy a (42) egyenlethezjutunk, 2m 1 yJ>7= 2m I uJ>p

(42)

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAIALAPJAI

6smegint elhanyagolhatjuk< P ) 6rteket.K6vetkez6skeppen a v6gs6impulzusnegyzet6tlagegyenleta (43) egyenletlesz: <42> -a62)ys=2mh,4u2)

(43)

6s ez az egyenletaz Einstein Hopf egyenlett6l,amely (33) szfmri volt, csak a nullponti energiatagjdbanter el, amely< 42 )z=0.L6tjuk, hogy a nullponti energiavdgiilisnem befoly6soljaaz 6tadott impulzus mennyiseg6t.Erre az osszefiiggesreazbrtvolt sztikseg,hogy l6ssuk, a nullponti energianem vdltoztatja meg afalakon dsa gdzok impulzus-6s energiaeloszltisdban a viszonyu kat.Ez is azt mutatja,6s azt 6rteti meg,hogy mi6rt nem vessziiksz6mit6sba iitalthan a nullponti energidt 6s miâ&#x201A;Źrt nem trint fel a gyakorlati 6letben a nullponti energiahatilsa. Ezekutdn figyelmiinket a feketetestspektrum levezeteserefordithatjuk, amely fontos lep6sahhoz, hogy megdrthessiik,milyen elvekenmiikddnek a nullponti energi6t,vagy hipertdri energi6thasznositoszerkezetek.

FEKETETESTSUGANZASSPEKTRUMANAK

szAnirAsl

A (43) egyenletb6l(ami a falakklzfbez|rt rdszecskdkre vonatkoz6 egyenlet) levezethet6a feketetestsurg6rzasaa nullponti energiabevezet6s6vel. A bal oldalon szerepl6I u2 ) vinhat6 6rt6k a @$ egyenletsegitsdg6velfejezhet6 ki, ami az energiaekvipartici6j6nakt6tele es ez a statisztikusmechanik6b6l ismert

l * r r ' ,= | m

(44)

(mivel csak egy szabadsagifokot vesziinkfigyelembe). Ha elegend6ennagyra v6lasztjuk ismet m 6rt6ket, akkor a nullponti sug6rz6shat6saa 1u2 )-re elhanyagolhato7=0 eset6n,amikor a (43) egyenletetvizsgaljuk.Az elektrom6gnesessug6rz6saltal 6tadott impulzus ugyanis nem fiigg a tomegt6l. A helyettesit6seketelvegezvekapjuk, hogy

< L2 > - < L2>7=s:zhkr

(4s)

TERTECHNOLOGIA

Igy a (45) kiindul6 egyenlethezjutunk, ahol a baloldalon a A.az impul zusv6ltoz6stjelenti a t intervallum alatt, ahol a A es P ertekeit a klasszikus elektromAgneseselm6letbol kell meg6llapitani,mely az oszcllTittorâ&#x201A;Ź,saz elektrom6gnesessug6rzdskolcsonhat6s6tirja le, a nullponti sug6rz6stis figyelembeveve. Most azon a ponton vag;yrnk,ahol annak idejen Einstein es Hopf is allt, a levezet6sinnen kezdvekezd elt6rni. A < A2 ) es P ertek6neklevezetesea [3] fiiggeldkebental6lhat6 meg. Emlekeztetveafia, hogy a rdszecsk6nekt id6 alatt atadott A impulzusa x ir6nyban a kovetkez6kdppenirhato le: / t -

rJgl dt

' \

)

azi$adott impulzus nâ&#x201A;Źgyzetea kovetkez6osszefiigg6slesz:

* =!tt&

de ennek erteket mhr az el(5zlekbolismeros(49) egyenletadja meg, mivel tudjuk, hogy a Lorentzinvariancidbolmegkapjuka nullponti energiasiiriiseg kobds eloszliis6t:

p(at,T):#

p2@, r)

(46)

' \ a , r ) - /l z tta' ' : c )\'1 l:e termikus nullponti spektrum spektrum

p(0'.r) =ryf+..+'l n-c"(eu!-l

(47)

ahol f az elektrom6gnesessugarz6scsillapitAsiallandoja, 6rteke| =

2e'

Tma

p(a,T) pediga termikusspektrum6flagosenergiasrinisdg eloszldsatadjameg. Ha behelyettesitjtik< A2 > 6sP 6rt6ket a (45) egyenletbe,melyeketa (46) 6s (47) osszefiiggesir le, akkor a (a8) egyenlethezjutunk:

- p,(r,t)) : p(a.T- a / ob.r) @,@,D 3 da'

(4s)

ahol a nullponti energiasiiriisdgeloszl6s6ta kovetkezomodon jeloljiik: p(ro): p(co,Z=0)

pst,r) ,r,r)-e! ,-, 3 dot,.

(50)

Ennek a differencidlegyenletnek a megold6saa feketetestsug6rz6sa(amelyet mar l6ttunk az ( I ) k6pletben),melyet Planck vezetettle 1910-bena mar ismertett megfontol6saival.Most egyteljesenm6smodonjutottunk el hozz6:

A P line6rissebessegfiigg 5 tâ&#x201A;Źnyezoert6ket pedigaz al6bbi formula adjameg:

P -cn'!rlnr,r,n-*#],

(4e)

Ezt a min ismert osszeftiggest behelyettesitvea (48) differenci6legyenletbe, kapjuk az (50) differencidlegyenletet,amely a feketetestsug6rz6s6nak 6ltal6nosdifferenci6legyenlete:

If*l,o' J K t . t ,,

^= | n il= | [?r-!snlllat c dt ,=o

A TERTECHNOLOGIA FIZIT<AI ALAPJAI

(sl)

L6tjuk teh6t, hogy a feketetestenergiaspektrumdtkaptuk meg 6s most nagyon j6l ldtszik a nullponti sug6rz6sszerepe.Ha ugyanis kihagyjuk a nullponti sugdrz6stk6pvisel6tagotaz (50) differenci6legyenlet bal oldal6n, akkor ahhoz a differenci6l egyenlethezjutunk, amib6l a Rayleigh-Jeans eloszl6stkapjuk.

=p(a,l) -? ru,,n:t p'@,7) *

(s2)

Ebb6l az osszefligg6s sorb6l vil6gosankltjuk, hogy mi a nullponti energia szerepea feketetestsugarz6sn6l,l6tjuk, hogy ha figyelembevessztik a szerep6t, akkor visszakapjuka fizrkatlagmegtapasztaltva16s6got,a feketetest sugdrzdst.Ha elhanyagoljuka szerep6t,akkor ugyanegysziik tartomdnyban 6rv6nyeskozelit6shezjutunk,de az csakkis frekvenciSknalirja le a val6s6got.

TERTECHNOLOGIA

Az (52) differenci6legyenletmegold6saa mdr ismert Rayleigh-Jeanseloszlas:

kTat' pkD.n:---r-; L

(s3)

Ebbol a megfontol6sb6lm6r lehet l6tni, hogy a nullponti sug6rzasnak fontos szerepevan a fizikitban 6s elhagyilsakomoly komplik6ciokat okoz. Az itt bemutatott feketetestsug6rz6slevezetdsm6s, mint amit a kvantummechanikdbanismernek,mert ott el6szor azthatinozz6k meg, hogy milyen egy a kornyezetâ&#x201A;Źvelegyensulybanlevo oszcill6tor 6tlagosenergidja.Itt forditott sorrendet kell kovetni, 6s most a feketetestsug6rz6seredmenyeb6l kiindulva megkaphatjuka klasszikuselektrodinamikafelhaszn6las6val nem relativisztikusoszcilldtor eset6rea fluktualo elkektrom6snesester 6tlaeos energi6j6t,amelyet az (54) dsszefiigg6sir le:

--e),.,ffe<rr,n

(54)

Innen pedig a fenti eredmenytbehelyettesitveaz (51) Planck sugiirzds energiasuriisegeloszlds6valmegkapjuk az (55) osszeftiggdst,amely a feketetestsug6rzdsbameriiLl6oszcill6tor dtlagosenergi6j6tadja: <e>-

ha ei-l

fia *2

(s5)

Az (55) 6sszefiigg6sb6l adodik,hogy az oszcilldtorenergidjavdgtelen,ha a frekvenciais tart a v6gtelenbe,de akkor m6r nem lehet a nemrelativisztikus kozelitdsthasznSlni. A feketetestsugirz6s Boyer-f61e klasszikuslevezet6se(amely a nullponti sugdrzasn6lkiiLlnem lehetseges)felveti annak lehet6s6g6t,hogy a kvantumelmelet6s a klasszikusfizika kozti, eddigrogzitettnektiint hatdrvonalat valaholmdsholkell meghilzni.Af7uktl6l6 nullponti, ,,rejtett" spektrummiatt az elektronok is fluktu6l6 mozg6st vegeznek.Mint ahogy Nelson is kimutatta (l6sd [3/al irodalom), ha egy nemrelativisztikus,klasszikusmozgasraegy olyan Brown-tipusumozgdst szuperponilunk, melynek diffuzios egyiitthat6ja

A TERTECHNOLOGIA FIZII(AIALAPJAI

2* ahol m az elektronok tomege, akkor olyan mozg6st kapunk, amelyet a nemrelativisztikuskvantumelmeletir le. Ezek szerint a klasszikusrandom mechanika 6s a kvantummechanika kozt a kapcsolatszoros,6s nem egymdstktziro a ket elmelet.A nullponti energia kiserletekkelis megerositettletebol kiindulva teh6t el lehet jutni a nemrelativisztikus(alacsony sebess6gekn6l drtelmezett) kvantumelmelethez.Igy a ket elmelet kdzti szemleletielterds is tal6n feloldhato. Az igazi el6ny viszont abbol szinmazlk, hogy a klasszikus random elektrodinamika dlland1anrdirdny{tjaaJigyelmeta rejtettspektrumra,s annakalkalmazdsaira. Ezefi ez az elmelettobb, teljesebblehet, mint a kvantumelmdlet. A kvantumelmeletalapvet6 feltdtelezeseaz, hogy az energia kvant6lt, egysâ&#x201A;Źgee:ha. A random elektrodinamikaalapvetrifeltetele(vagy dogm6ja), hogy a Lorentz invariancia miatt minden normdl modushoz ll2ha energia tartozlk

A FEKETETESTSUGARZIS TOVABBIKLASSZIKUSLEVEZETESE Term6szetesen a feketetestsugdrzdstnem csaka Brown-mozg6s vizsg6latdval lehet klasszikusm6don levezetni,hanementr6pia megfontolasokb6lis ( [ 19] irodalom), ahol felt6teleznlk,hogy az entropiamaximumdtugy drjtik el, ha figyelembe vesztik a h6tt6rben lev6 nullponti elektrom6gnesessug6rz6st. Egy ujabb lehet6s6g,ha a Planck sug6rziisiformuldt a dia- 6s paramdgnesess6gkozti 6tmenetb6l vezetjiik le ([20] irodalom). Itt is interpoldcios formulak6nt haszndlhatjuka feketetestsug6rzdst.Tovdbbilehet6s6ga feketetest sugdrz6sklasszikuslevezet6sdre, ha az ekvivalenciatorv6nyt vesztik alapul ([21] irodalom), ez is megadjaa klasszikusfeltdtelekkela feketetest surg6rz6st.

II. RESZ

VAKUUMENERGETII(AAZ ENERGIAKICSATOL/AS AI-^APELVEI A kiil6nboz6 feketetestsugdrz6sspektrumok levezetesdnekmegismdtldset itt most melTozzik, az erdetJldSk a megadott irodalomban megtaliiiik a reszleteket,a kesobbieksordnezeketviszont majd m6g felhaszndljuk.Most forditsuk figyelmiinket a tanulm6ny legfontosabbtdmifiina, az energiatermelesre.Arra, hogy melyek az energiatermelesfelt6teleies alapelvei. Miel6tt râ&#x201A;Źszletesenbelemertitndnk ebbe a temitba, nezzik meg, hogy hagyom6nyosm6don milyen m6dszerrel lehet energi6t termelni, vagy meginkdbbdtirdnyitani egyik helyr6l a m6sikra, hiszen energidt - az energiamegmarad6sitdrveny tapasztalataitismerve- nem tudunk termelni. Energia nem semmisithet6 meg 6s nem is teremthet6. A gyakorlati, hetkoznapi nyelvbenhaszn6ljukcsak ezt a kifejezdst,szigoruanv6ve azonbanminden esetbencsak ,,tere|iik" az energia6ramldsutj6t egy magasabbpotenci6lon l6v6 helyr6l egy alacsonyabbpotenci6lon lev6 helyre. A 12. ibra mutatja minden energiair6nyitdsi,,,terelesi"folyamat egyszeriielvi sem6jdt.Minden esetbensziiksegiink van arra ilyenkor, hogy egy energiahordozokozeget inhomog6nne6s anizotr6pp6tegytink, mert csakebbenaz esetbenlehet az energidtterelni, ir6nyitani egyikhelyr6l a mdsikra.A legegyszeriibbhdtkoznapi esetbenerre ugy nyilik m6d, hogy htimdrsdkletkiilonbsdgetdll{tunk eld - iitalihanvan egy magasabbes egy alacsonyabbh6mersdkleten16v6veges nagysdguterr6sziink - es azok kozott kozeget 6ramoltatunk, ami ilyen modon is anizotr6ppd tehet6. Az osszes hagyomdnyosenergiatermel6 eset visszavezethet6erre a modellre,meg akkor is, ha ldtszolagnagyon messzeesnek egymdst6ltechnikai megval6sit6sban.Pdldiul egy vaierbmi eset6n- amilnzinolag gravitdci6s potencidlkiilonbsegekkiakn6z6sraalapul - a napenergiaalapvet6en fontos,hiszen azviszifelavizet egy magasabbgravit6ci6spotencialon16vo helyre.A nukle6ris energiaesetebenis ez ahelyzet, hiszen azt is h6termel6sre haszndluk, de a napfdnycelaknal is ezt az effektust haszndljukfel, hiszen az energiaforrdsa (valamilyen feny- es h6forr6s) magasabbhom6rs6kletenvan, mint az elnyelSfotocella h6m6rseklete.A kiils6- esbels66gesii

- AZ ENERGIAKICSATOLAS VAKUUMENERGETIKA ALAPELVEI

motorokn6l es er6miivi folyamatokn6lis ugyanezta hom6rsekletktilonbs6gen alapul6 cildust hasznaljukfel. Sz6munkraadott egy megujulo,tiszta energiaforr6s,ami vdkuumenergia, vagy nullponti energia.Eztermdszetettekintve elektromdgneses rezg6mozg6s.Err6l viszontazltudjuk, hogy szdlesspektrumu(0 es= l}aa Hz koz6tti), random eloszldsu,homog6n, izolrop 6s Lorentz invari6nsis. Az a feladat tehdt, hogy: inhomogdnn4,anizotr1ppti6s nem Lorentz invarianssdtegyilk a tdrnek legaldbb egt rdszdt,ds egy kr)zegetdtkildve rajta osszekdssilka tdrnek eg,t mdsik, az el6zcitdlelhatdrolt rdszdve|ahol a nullponti energia a mdr eddigiek sordn is tdrgyalt mddon homogdnds izotr1p maradt. (A kozegitt szelesebbertelembenertend6,mint azt iitalihan a mernoki gyakorlatbanmegszokt6k,azaz elektronokat,fotonokat is energiahordoz6 kozegkentkezeliink,s ezek fontosaklesznek.) Puszt6n ez tehat a feladat, semmi mdst nem kell megoldanunk ahhoz, hogy ,,megcsapoljuk"a nullponti energi6t.De milyen m6dszerekkellehet inhomogennees anizotr6ppd tenni a nullponti energi6t? AZ ALAPVET6 ELVEK Elvileg k6t elt6ro m6dszer kin6lkozik arra, hogy a homogen 6s izotrop nullponti energidnaka spektrum6tmegv6ltoztassuk6sigy a megvdltoztatott spektrumu resz es a pertub6latlan kozott azt6n technikailagis megval6sithat6 kapcsolatot,korfolyamatot hozzunk l6tre. L Az els6m6dszeraz,ha olyankozegettalalunk,amelyika terbenperturbalja, sz6rja a spektrumot, igy helyileg anzotrop lesz a nullponti sugarzas.Ez a Casimir hat6saltal6nositott formdja, csakhogya mriszakigyakorlatbannem azac6l, hogya k6t hatarolofeliiletvonzza,hanemaz,hogytaszftsaegym6st. Ilyen hat6ssalmar tal6lkoztunk, de nem sik, hanem gorbtilt feliileteknel. Ezt a taszito hat6sta feliiLletparanyagainakmegfelelomegvalaszt6s6val, elektro mos 6s miignesest& akalmazds6valmeg fokozni is lehet, amint az T. H. Boyer munk{ib6l is kideriil. Mivel ezek a hatdsok csak kis mereteknel jelent6sek, a feltiletparokat az atomok 6s mo1ekul6kvil6g6ban 6rdemes keresni 6s nem a makroszkopikus m6retii, finomra csiszolt kondenz6torlemezek m6rettartominyitban. Ebben az esetbenmeg gondoskodnunkkell egy energiahordozok6zegr(51, amelyik a zavaratlanes a ,,megzavart" r6,sz kozott kodekedik. A legcdlszenibbkozeg a viz, ennek atomjait 6rdemesa Casimir-tipusueffektussegitsegevel, a v6kuumenergiafelhasznalas6val ,,szet-

Az energiahordoz6kozegeta korfolyamategyesszakaszaina tobbi szakaszhozk6pestinhomog6nn6 6s anizotroppa tesszuk,6ltaldbanegyhoforrds segitsegevel.lgy energidtirdnyithatunk dt az egyik helyr6la mdsikra. (ElektEnergidt torv6nye6rv6nyes. nemtermelunk, azenergiamegmarad6s romosgenerdtorndlsemtermeltinktolt6seket,hanema toltesekmozgdsat ir6nyitjuk, 6ramldstgenardlunk. )

A 12./a abrAn ldthato energianyeresifolyamat jatszodik le minden mds berendez6snel, p6lddul atomeromrin6l,vizieromtinel, drapdlyeromtinel, szeleromrin6lis.

t' O *fl',"**

A korfolyamatokgyakorlati kivitelez6selAtszolagjelent6senelt6regymdstol, val6jdban azonos elvi melegltâ&#x201A;Źs okokravezethetokvissza ali mind.Kozosjellemzojuk, > n^ hogy hom6rsekletfriggo Utn -folyamatokathaszndlnak, Se h 0 t â&#x201A;Ź sT 6s inercidlisrendszereket, ez6rt nem alkalmasak a rejtett nullponti nyel6 a talajtjobban melegiti spektrum folyamatainak ,a napsugdads mint a tengert felhaszn6ldsdra.

forrds

Nemcsakfolyad6kokat,gdnokat,gozoketlehet energiakoryetitokozegk6nt haszndlni, is, Ezaz un. Seebeckeffektus,amelyakkor hanemelektronokat l6p fel, ha k6telt6r6minosegtianyagbol olyankortalkotunk,melytartalmaz egy hokozl6si6s egy hoelvondsi helyet. Az ttbr{n ldthatorez-kons. tattdn 6ramkorben40A-t is el6rhetaz 6ramerosseg.Ezafolyamatnagyon rossztermikushatasfokn, f6lvezetok eset6na hat6sfok jelentosenjavithato, de nem emelheto1OO% fo16.

rz Tkornyezet

Qb"

N KI

Hoelvonds n6lkrila korfolyamat nem alakulki. Idedlis energiatermelokorfolyamat m6rs6kletdiagramja.A korentropia-ho folyamatirdnyamegfordithato, ekkorhtitogepvagyhosszivaftyikorfolyamat alakulki. ELESI, g EIYESEBBENENERGIANATYTASI, 12,/A ABRA: ENERGIATERM VNCYEI.IERCNATRLAKITAS I FOLYAMAT ALTALAN OS ELVE

A Seebeckeffektuson alapulodramtermel6shez nemkellmozgoalkatresz, de dllandosult, Loren?invaridns folyamat, amelya homerseklet-kirlonbs6gekre,s igya Planckspektumratdmaszkodik.

12./BABRA

TERTECHNOLOGIA

ztazatnl".A szdtv6lt hidrogen es oxigen an;/.in szepariilhato, elvezethet6, tarolhato ds tetszes szerint ujraegyesithetl. Ez nemlinedris effektus,de csakmegfelel6koriilmenyekbiztositdsaesetdnlep fel. (TovSbbitechnikai reszleteketmost meg nem kozolhettink.) 2. A mdsik lehetosdga spektrummegv6ltoztatdsira,ha egy inercidlisrendmozgatunk egy Iirgyat, hanem szerhezkepest nem 6lland6 sebesseggel gyorsul6 mozgtissal(nem sziiksdgk6ppenallando gyorsul6ssal,hanem viltozo, egyre novekvo gyorsul6ssal),ennek kovetkezmenyekenta helyi spektrummeg fog v6ltozni esfelborul az egyensu$ispektrum.A gyorsulo rendszerbenugyanism6r nem leszLorenlz invaridnsa spektrumesminel erosebbmdrtekbengyorsitjukaz adotttdrgyat,ann6l er6sebbleszelter6se a Lorentzinvarianci6tol.Mig a Casimir-tipusuhat6ssala terben,a gyorsit6 spektrum6tmegbontipusuvalaz idoben lehet a nullponti energiaeloszl6s tani. igy lehet inhomog6nneesanizotr6pp6tenni ezt a rejtett spektrumot, s technikai celokra felhaszn6lni.Az energiaeltereles,kicsatol6ssokf6le m6don megoldhatotechnikailag.Fizikai alapelveiszerint line6risesnemline6ris elvekennyugvom6dszereketis felhaszndlhatunk,bdr ha nagyon szigoruanvessziika definici6kat, akkor csaknemline6riskicsatol6sokrol beszdlhettink.Mindkdtmegold6selm6leti uton is alil/tlmaszthat6,6s a k6t rendszertkombindlni is lehet.A line6ris rendszerekkevdsbehaszn6lhat6k a gyakorlatban,de mrikodesiiketkonnyebbmeg6rteni. Azok a szerzdk,akik elmdleti iton vizsgdljdk ezt a tdmd4 azt hangsillyozztik, hogygyakorlatiilton nem oldhat6meg az energiakicsatoldsi folyamat, hiszen ezperpeetummobilelenne.(Megkell emliteni, hogymagaa nullponti energia 16tea legtobbfizikus szitminagyakorlatilagismeretlen,6ltal6bancsakzavar6 t6nyez6kdnttartj6k sz6mon.Az a neoklasszikusmegkozelites,vagyrandom elektrodinamika, amit Boyer 6s kdvet6i javasolnak cikkeikben, csak egy egyik meglehetcisen szrik csoportravonatkozik.)Azt a gyakorlati lehetdsdget Jizikus semjavasolta mdg, hogt inhomogdnnd ds anizotr6ppri tdvea tdr egy rdszdt,energiaeltereldsi folyamatokathozhatunkldtre. Ez kizdrolag a szerz6 Azok a konstruktorok, feltal6l6k,akik a miik6d6 energiamag6nvdlemdnye. kicsatolo modelleket kdszitettdk,nem ilyen m6don, vagy egydltalAnnem helyezt6kelvi alapokra a szerkezetekmiikodeset,viszont mtikod6 k6sziilea fent emlitett, e tanulm6ny keketkdszitettek,melyekmind visszavezethetok tr6ja iiltaljavasolt l. 6s 2. elvre.

vAxu u v Truenc ETIIG - Az ENERGIAKIOSATo LASALAPELVEI

LINEARIS RENDSZEREK ENERGETIKAJA haszn6lhaVizsg6ljuk el6szora konnyebbenkovethetoes leg6ltaldnosabban t6 II. elvet, azaza gyorsuldshat6s6ta nullponti energiaspektrumdrra.P. C. Davies ds W. G. Unruh a 70-es6vekkozep6neszrevettek,hogy ha gyorsulo rendszerbenvizsg6ljdka nullponti energia spektrumdt, akkor a gyorsitott tirgy szitmitraolyan hat6st okoza gyorsit6stenye,mintha magasabbh6mdr(1221,I23D. Ez a munka Hawking kezsdkletrekertilne,mint a kr)rnyezete dem6nyezdsdrea fekete lyukak kortil kialakult eros gravitaci6sgyorsul6s hatdsdt vizsg6lta.(Elvileg dvtizedekkelezelott megtehettekvolna ezeket a felfedez6seket, de csak a 70cs 6vekre6rtek be a feltetelek.)Davies es Unruh a kvantumelmelet szempontjdbol tingyaltirk ezt az effektust, de Boyer is hasonl6 eredmenyekrejutott a klasszikussztochasztikuselektrodinamika ([24] es [25] irodalom). egyenleteitfelhaszndlva Az elso cikkben Boyer egy anyagipont gyorsuldsanakhat6s6t vizsgdlja, a Lorentz invaridnsnullponti energiasurg6rz6sran6,zxe.Davies es Unruh levezetteugyana kesobbismertetesrekertil6 osszefiiggest, mely a gyorsul6s termikus hat6s6tirja le, afizikaiinterpretdcioval azonbanad6sakmaradtak. Ezt a kvantummechanikaiszokdsos6rtelmez6sbSlnehlzis lenne megadni, a random elektrodinamikadrtelmezdsebenazonbanez vildgos 6s 6rthet6 lesz. A newtoni klasszikusmechanikAbana gyorsul6 rendszerben16v6megfigyelo termdszetesen nem 6rzdkelia h6m6rs6kletmegnovekedesdt, ez idegen fogalom a klasszikusmechanikaban.A kvantummechanikdbanaz ott bevezetett kvantumvdkuumfogalm6valis nehezezt a jelensegetmegmagyarinni. A kvantumv6kuumugyan fluktudlo, de virtudlis 6s nem re6hskvantumokat t le. Az irodalomb6l az dertil ki, hogy a gyorsitdsa virtuAlis kvantumokat valamilyen modon re61iss6virltoztatja.Boyer velemenyeszerint a jelenseg sokkal egyszeriibbenâ&#x201A;Źrtelmezhet6 a klasszikus random elektrodinamika fogalom koreben,term6szetesencsak akkor, ha amint eddig is t6rgyaltuk, bevezetjiik a nullponti energiafogalm6t,es hat6s6t figyelembevessziik.Ez a veletlenszenisug6rz6s,mint mir tobbszdr emlitettiik, nem h6mdrsekletfngg6,6s az abszolft nulla fokon is letezik,ezertnevezikklasszikusnullponti sug6rz6snak.Ugyanolyanreiirsl|tezojelens6gnek tekintjiik, mint a klasszikus hosugdrztst. Anullponti sugdrzasn6la spektrum alakjaazonbanterm6szetesenradikdlisan elter a megszokott 6s ismert termikus Planck f6le spektrumt6l. A nullponti energiasugdrzds Lorentz invarianciajamiatt min-

TERTECHNOLOGIA

valo tekintet den inercidlisrendszerbentartozkod6 megfigyel6,sebessegere nelkril, uryanazt a klasszikusrandom sugdrzast6szleli. Minden inercialis koordin6tarendszeregymdssalekvivalens,nincs kitiintetett vonatkoztatisi rendszer.Ez azdrt fontos, mert minden m6s tipusu veletlenszenirandom valamilyenkitiintetett inerci6lis rendszerhezvan kotve.A termikus sug6rz6s, sugdrz6sa nullponti spektrumra szuperponalodik16 es veges nagysdgu energidttartalmaz, es kijelol egy adott vonatkoztat6sirendszert. A vf kuumfluktu6ci6k Lor entzinvariansviselkedese alapvet6fontoss6gu. Egy adott referencia koordin6ta-rendszerben,amelyet laboratoriumnak neveziinkki, ez a teljesenveletlenszeriiklasszikussug6rz6sfelirhato mint sikhulldmok osszege,amely krildnbozo a frekvenciAkat6s /c hull6mvektorokat tartalmaz, melyeknek vdletlenszeni a ftniseloszlasuk.Egy masik meghalad, figyel6,amely a mi laborrendszeriinkhozkepest6lland6 sebessdggel a sug6rz6stugy fogja fel, hogy ezek sikhull6mok,de mds rrr frekvencidkkal esft hull6mvektorokkal,amelyekkozott egyLorentz transzformdciovallehet kapcsolatotteremteni. Altal6nos esetbenegymozgomegfigyel6m6s spektrumot fog l6tni, mint a laboratoriumbantartozkodo megfigyel6.Azonban egy Lorentz invari6ns spektrumndla sikhull6mok pontosan ugy transzformdl6dnak,hogy azonos spektrumotfogunk tal6lni a laborat6riumi 6s a mozg6 rendszern6lis. 86r minden egyessikhulldm Doppler eltol6d6stszenved,minden egyesDoppler eltolod6s uj frekvencierteketvesz fel, mdghozzitugy, hogy az eltol6dott frekvenciahelyereegy mdsik kertl, 6s igy az dsszkdpvttltozatlanma.r:adEz tesziilyenjellegzetessea nullponti energiaspektrumdt,mint m6r emlitettiik. (L6sd 2. 6bra.) minket azonban most a gyorsul6s Ez az esetigaz az 6lland6 sebessdgre, erdekel.Ebben az esetben,amikor egy gyorsulodetektor figyeli a laborat6riumban l6v6 sikhulldmokat, azt tapasztalia, hogy a frek:tencidk dlland6an vdltoznak.A laboratdriumbanegy adott dllandd ao frelcvencidirisfkhulldm ezdrt a gyorsulf detektor szdmdra egy szdlesds vdltozd spektrumotielent. A gyorsul6 rendszerbentartozkodo detektor szitmdraaz inerci6lis rendszer el5bb emlitett finom, 6lland6anvisszater6,regeneral6d6egyensulyatobb6 nem igaz, 6s felborul ez az egyensilly.Ez okozza a gyorsul6s termikus effektusdta nullponti energiaspektrum6n6l. Amennyiben a gyorsulaserteke 6lland6, azaza helyvektor id6 vagy hely szerinti mdsodik derivdltja nem nulla, de a harmadik derivdlt m6r nulla,

VAKUUMENERGETIKA - M ENERGIAKICSATO LASALAPELVEI

abban az esetbena klasszikusnullponti sug6rz6sstacion6rius,6lland6 fluktudci6jn spektrumot talii, de ez mdr nem a vdkuumnak a spektruma,mint azt a 13.6bran is l6tjuk. A gyorsul6rendszerbenelhelyezettdetektor vagy megfigyeloviszont a kornyezet6benmindenhol ezt a megv6ltozottspektrumot fogja latni es nincs kitiintetett inerci6lis rendszer,vagy kittintetett id6 a gyorsulo ido szirmdra.Mindentitt ez a ,,termikus flird6" fog megjelenni. A nullponti energiaspektrum6nakl6tsz6lagos,vagy virtu6lis h6mers6klet-novekedeset az (56) osszeftigges adjameg: AT __

2nck

(56)

ahol A7jeldli a h6mersekletnovekeddst, es az a &Ldka gyorsuldst,a ft pedig a Boltzman 6llando.Ezekb6l az ertekekb6ll6tjuk, hogy ha a gyorsulas6rteke meglehet6sen alacsony, akkora h6mers6klet-novekedes ertekenemleszjelent6s a szokAsosesetekben, csakn6hdnymilliomod 'Celsius.Meg kelljegyezni,hogy eza levezetds kizdr1lagdllandi gyorsuldsraigaz. (Az (56) osszefiiggesegytitthat6ja 10-15nagys6grendti.Ha egyelektron koriilbehil 10-7secalatt gyorsul fel a fenysebesseg nagys6grendjdre, akkor merhet6 koriilbeltil 'K h6m6rsdklet-novekeddsa kornyezetdbena nullponti spektrumnal.) Ha a gyorsuldsid6ben viitozo es egyrenovekv6,akkor ez az osszefiigg6s m6s alakot esm6s,nagyobbertdketfog kapni, de ezt az 61tal6nosesetetmeg iddig nem vezettâ&#x201A;Źkle. Fontos megjegyezni,hogy itt csak a skal6rmez6re kaptunk egy 6rteket, a mi esetiinkben azonban az is 6rdekes, hogy az elektrom6gnesesterek hogyan viselkednekgyorsul6 rendszeresetdben. Boyer ezeketa szamit6sokatis elvegezte6lland6 gyorsul6sesetere,6s az eredm6nyekaz (51)-(59) osszefiiggeseken l6that6k.A termikus spektrum siirrisegfiiggv6nyetaz (57) 6sszefiigg6sirja le, s ezen htjuk, hogy az a m6r ismert Plank fele formula:

n'Iri (a): u, . #-) G

- t o, ""tn(r)

(s7)

A gyorsul6 rendszerspektrumapedig vektorter esetenaz (58) dsszefiiggesselirhat6 le:

+(eu)'*]*,ner) nHj(a):+ul,

( s8 )

VAKUUMENERGETIKA - AZ ENERGIAKICSRTO TRSALAPELVEI

A ) ) - \

=("#

n'Hi(at +[ "' (]!!-)'-'(+-,) (#), n(-o)l rsrr

Az iLll6,vagy v : ril/. sebesseggel oszcilldtor mozgooo frekvencidju ho. sebess6gtol E =;, energidja

A gyorsulo (nem szuksegszerii, hogy a = const legyen) rendszer rezgesiamplit[doja megno, az oszcilldrtorugy viselkedik,minthatermikusan melegebb helyen lenne, mint Ugyan- a mellettelevo nem gyorsulooszcilfuggetlen0l. 6s gyorsuldstol fogjamutatni l6tor. A ket rendszer kozotl inhome ert az e dtlagenergidrt genitds i6n l6tre. rendszer. mdsinerciAlis bdrrmely

vt k6npzerpdlyo

L6thatjuk, hogy ez a spektrum m6s lesz, mint a m6r ismert kobos elosz16s.Amennyiben magasfrekvenciaert6kekre vizsg6ljuka spektrumokat,azaz ha )) kT, ak,koraz (57) es (58) spektrum 6rt6ke megegyezik.Abban az esetben,amikor alacsonyfrekvenci6kat,vagy magash6m6rs6kleteket,nagy gyorsuldsokatvizsg6lunk, azazkT t) Z"ro,akkor az (59) osszefiiggdscsoporthoz jutunk:

k6n)â&#x201A;Źzorp6ly

vx2!ll

ox -O

energidjaakkoris vAlnemvdltozik Az oszcill6tor energi6ja Azoszcilldtor att6l,ha rezg6siirAnyiramerolege- tozik,ha rezgesiirinyfua merdlege' de csakkozvetetten, sen mozgatjukinercidlisrendszer- sengyorsitjuk, miatt. az energiaekviparticio ben. (megdllithatatlan) sajdtrezg6sienergi6janyugalom E rendszerelvehetetlen kovetkezvalokolcsonhatds eset6n,s ez a nullponti,rejtettspektrummal m6nye.

KOLCSONHATO, SPEKTRUMMAL UNTASN A NULLPONTI IS. ASRA:CYORSUTRS RENDSZEREKBEN ES NEMINERCIAUS IruTRCNUS UV6 OSZCITNTONRR NYUGALoMBAN

Latjuk, hogy itt a stinisegfiiggvenyertekemegn6,mert a 7f.olztaghozmeg egy egynel nagyobb szorzo j6rul. Fontos tanuls6g,hogy itt az energiayiegyenlitodes,az ewipartrcio nem jon letre, amig tart a gyorsulas,6s m6s lesz az alakja, mint a termikus spektrumnak,ami a kovetkez6sorban tal61hat6:

* kT+O(H n:11;(ot)

(60)

A m6rndki gyakorlatszamhraa fenti osszefiigg6sekbol aza ldnyeges,hogy gyorsulo rendszerekbenm6s nullponti energiaspektrum alakul ki, mint az eredeti allo inercidlis rendszerben6s a k6t energiasiirisdg-etoszltis spektrum jdhet l6tre,ha megfelel6feltetelekettudunk teremteni. ktizrjtt energiadtadds Tovdbb lehet javitani az energiadtad6st, ha az tilo rendszerspektrum6t is befolyasolni tudjuk, ez azonbannem sziiksegesfeltetleniil. Az egyik legegyszeriibbfe1t6tel,ha a kornyezo, azaznem gyorsulo rendszerben egy nem Planck-feleegyensulyieloszldsthozunk l6tre, mert ekkor a gyorsitott rendszeres a nemegyensulyikornyezetirendszerkozdtt energiaaraml6s indul meg. Azzal a felt6telrendszerrel,amit idriig megmutattunk, m6r lehet nullponti, vagy hipert6ri energidt kicsatolni, azazgrorsfttis segftsdgdvela Lorentz invaridns spektrumoteltorzftjuk a kornyezethezk6pest, s akkor a ket spektrum kozti kril6nbs6gmiatt energia6raml6sindul meg. AZ OPTIM^I.IS MUIKAKOZEG MEGVALASZTASANAK FELTETETEI N6zztink meg most n6h6ny olyan fontos rdszletetamelyetaz irodalomban nem tal6lunk meg kidolgozva r6szletesen,viszont az energiahasznosit6s, kinyer6s szempontjdb6lfontosak.

TERTECHNOLOGIA

Kikellvalasztani,hogymilegyenazakiizeg'amit6rdemesgyorsitani' keresni ahhoz, es meg kell hatdrozni, rriiiyen tulajdonsaeukozegeterdemes leggazdasagoleheto a kinyrtirs,6tir6nyit6s hogy iz energiakinyeres, azaz jellegii, vilagos, hogy elektrom6gneses ,ub-bl.gy.n. Mivel a nullponti en.tgiu elektromosan t'tzfirolag Erre kinyerni. kell energiat ezt az elektromagneses Ez azonban megtoltott r6szecskekes elektromdgnesesterek alkalmasak. semleges,de tehat kivtk6l 0, ossztoltese oldhat6 ugy is, hogy egy rendszir r6szecsk6t tolt6sii fajlagos legnagyobb lehet6 beltil dipolusokattartimaz. A minel hat6sok elektrom6gneses random a 6rdemes kivalasztani, hogy hogy egyertelmii, feltetelekb6l a Ezekb6l nagyobbgyorsul6sokatokiizanau. felcelszeni es erdemes elektronokat g'Jisitotiiendszereknel elsosorban elektronok az eset6n terer6ss6gek azonos ilasznalni erre a feladatra,mert erre a gyorsUasalesz a legnagyobb.Elvileg meg protonok is alkalmasak egyre ionok toltott kev6ss6 ionok, nehezkes ftludutru, azonbannaeyt6megii, tosszfub' terhez rezg6 kiiLls6 a alland6juk rosszabbak,hiszen a"csatolalsi mjntazelektronoke.Akes6bbieksor6nl6tnifogjuk,hogy6ltal6banelektAz a tâ&#x201A;Źny, ronokat, vagy protonokat haszn6lnakfel energiakinyer6sicellal. elektro' v6ltozo idoben 6s t6rben folyamatokat hogy az eneigiaticsatol6si kittlrtechnol1gia a indokolja meg, oldhatjuk *aln.r., *"i6kk"l, terekkel feje-zeshaszniiatii. A hagyomanyosenergetikah6m6rs6kletgradiensekre terek manipulalasevaltudjuk a kivant hataepit, itt viszont elektrom6gneses h6m6rs6kletenem valtozik sokatelerni,akarugy is, h6gy azrlyenkesztiLl6kek sz6mottev6en. Nezziik,mit6rtenik,haalegegyszerribbrendszert,szabadelektronok az amplitudo felhoj6t gyorsitjuk. A'14. abrai latszik, hogy milyen lesz gyorsit6s ut6n' kozvetleniil 6s elott gyorsitas elosziasai etet<tronfelh6ben nullponti Ebb6l az is l6tszik, hogy mi u-Gg.gyrr.riibb m6dszerea random termdszeenergia kinyerds6nek.f megnOvikedettrezâ&#x201A;Ź6sienergiakinyer6set hogy mire tesei tOttfele m6don el leh-etvdgezni,els6sorbanatt6l fiiggoen' becsap6dik szeretnenkfelhasznalni. A tegegyizeriibb,ha a gyorsftottrtiszecske kinemegncivekedett 6s impulzust annak"mJgnAvekedett egy tdrg/ba ds akkor lehet tiius iier,i6t ad dt. igy eroki*fejt6sre,mozgat6sraes h6termelesre gyorsitjuk a en ezt a fliyamatoi felhaszn6lni. Az a teny, hogy legcelszenibb engediink rendszert,6s a rendszerenkeresztiilelektronokat,toltott reszeket felteteleit, kinyeresenek energia nullponti a teljesiti 6t, viszonylagegyszeriien megoldhatok' is feladatok gyakorlati mar igy ennei segitsegevet

VAKUUMENERGETIKA - M ENERGIAKICSATO LASALAPELVEI

A SPE KTRU MVALTOZAS ES GYORS1TAS KIiVETKEZM E NYEI A F|Z|KAI FOLYAMATOKNAL ES ,,alLAnOOXttAl" Az elobb emlitett esetben,amikor szabadelektronok,,felh6j6t" gyorsitjuk, korfolyamatotnehdzkialakitani, ezt a folyamatotinkdbbcsakimpulzusszerf iizemm6dban lehet haszn6lni.Az alapvetofeladat ilyenkor mindig az,hogy hogy lehet a megnovekedettenergi6juelektronok energi6jdtkis vesztesegekkel elvenni, lassitani.(Ami a termikus korfolyamatokbana hiit6si 6s nyo m6snoveked6sif6zisnakfelel meg.) Az a teny onmag6ban,hogy - legal6bbisegy rovid id6re - egy elhat6rolt reszen beltil inhomogenne, anizotroppit lehet tenni a nullponti energia j6r. Az inhomog6nndtett t6rreszbenmirs eloszldsdt,fontos kovetkezm6nnyel lesz a fluktdcio mertdke, kovetkezeskeppena fr 4rtdkeis megvtiltozik,sdt ininyfi)ggd is lehet,mrnt azt az elozokbenlAthattuk. Mivel ldthattakaz eloz6ben, hogy a h &tflke gyakorlatilaga rendezetlensegm6rtekerevolt jellemzo esannak az &tekdt adta meg,igy logikusankdvetkezik,hogyh, azaza Planck szdm drtdke nem leszdlland6, a gyorsltdsmdrtdk,inekdsm6djdnakfuggtdnye lesz.Ez azt jelenti viszont, hogy az osszesolyan hzikai folyamat,amely fiigg fr 6rt1kdt6l - es nagyonsok ilyen van - meg fog v6ltozni a szokdsosm6don lezajlo folyamatokt6l,mert ah 6rt6kenagyobb (esetlegbizonyos felt6telek esetdnkisebb) is lehet. Ez szokatlan6sfurcsafizikai jelensdgek formdjdban nyilvdnulhat meg, mint pdlddul anyagszerkezeti anomdlidk, Van der Waals erdk megvdltozdsa, mdgnesesanomdlitik stb. Ezekte a k6s6bbieksor6n m6g kiteriink. A megzavart, nem a szok6sosegyensulyifluktudci6 allapotdban levo vakuumban nemcsaka h efieknezâ&#x201A;Źseviitoztk, hanem a tobbi allando is, ertelemszeriien.igy peld6ul a Joule-fdlekonverzioskonstans,a munka-h6 egyen6rt6k 6rtelme is, 6s az alapesetre6rtelmetlenne,haszniilhatatlannir v6lik. Ezekn6l a folyamatokn6l ugyanis egysegnyimunka bevitele liltszolag nagyobbmennyis6grimunka megjelenes6vel, kinyer6s6veljdr. Ldtsz1lags6rill a termodinamikae1s6fiit6tele, de a nyeresega v6kuumenergiarovAsdra tort6nik. Ezt sajnoskis6rletilegelvi okokb6l nem lehet alifiirmasztani,mert a v6kuumenergiAtnem tudjuk egyterfogatbabezinnidsott megmerni.Nincs okunk k6telkedni az elektromigneses6s termodinamikai kolcsonhat6sokban lejdtsz6d6 folyamatoknii az energiamegmarad6s,,megmarad6s6ban". A termodinamika mdsodik f6tetelenek egyesmegfogalmaz6saiviszont a vdkuumenergetikaikorfolyamatoknal m6dosit6st igenyelnek,de nagyon

VAKUUMENERGEIIKA - AZ ENERGIAKICSATO LASALAPELVEI

q a? i

,l_u Prtr '

Gyorsitds el6tt az elektromosan toltott r6szecsk6k Lorentz invariAns inerci6lis rendszerben mozognak. (Csak h6romterdimenziobanfelrajzolva, de a hiPert6r ir6nYafel6 is 6rv6nyesez.)

.{+ F

? & t4*

A Ha pelddul elektromos erot6rbe helyezzuk oket, a ter irdnYdba amplitudojaariinyos kezdenek gYorsulni, es igY 6tRandomoszcilldrcio a r6szecske dtlagos energidtjAval lagenergidrjuknaka gYorsulds menti komPonense megno, a tobbi komponens eloszor nem vdrltozik.Kesobb ez kiegyenlitodhet, de akkor is nagYobb lesz az irtlagsebess6gukegyfajtaenergiaekviParticiomiatt' )

t l'--l

\.+ J+ ?+f+t fi"

e =r(o)ri!

B Toroidpdrly6n mozgo toltott 16szecske ket irdrnYbanis gYorsul, igy az energia novekedese nagyobblehet (azonosgYorsulas eset6n),mint a line6risangyorsulo rr5szecske6. Ha az oszcilldtort gerjesztjuk (csillapitott vagy csillapitatlan) a rendszer gyorsul. Ezekbenaz esetekben az eredeti szuPerPon6lodik amplit[dora egy e energia6rt6k,melYa maximdlis gyorsuldsnAllesz a legnagyobb. Csak olyan toltott 16szecskekn6l jelenik meg ez a hatds, amelYekkolcsonhatnak a nullpontisPektrummal.

1q ( RESZEoSKEKRE TOLTOTT r+. ABRn:cvonsirAs HATAsA

vigytnni kell az egyesfogalmak ertelmezesevel.P6ld6ula ,,b6rmely korfo lyamat hat6sfoka kisebb 100%-nii" megfogalmazdsnem lesz igaz, ha a vdkuumbol kicsatolunk, 6tir6nyitunk energidt lokdlisan. Ha az energiaforr6skent sz6bajov6t6vo1icsillagokatis a rendszerreszenektekintjtik, akkor a fenti megfogalmazisvalosziniilegervenyesmarad.A m6sodikf6tetel tobbi megfogalmazdsa(entr6pianoveked6s,egy hotartitlyos h6m6rsekletnovekedds) tovdbbrais megmarad.A harmadik fot6tel vitltozarlanmarad 6rtelemszeriien. Erteknet veszti viszont a k, a Boltzmann dllando szokiisosertelmez6seis a v6kuumenergetikaikorfolyamatokban.Az kerdeses,hogy az e elemi tolt6s 6s a c f6nysebess6g ertâ&#x201A;Źkeviitozatlan marade a m6r t6rgyalt es vizsg6land6folyamatokban.ittataban vdrhat6,hogy sokfogalom Lrtelmeki fog b6viilni. wiltoznifogezen specialist6rtechnol6giaifolyamatokbanp6ld6ul a tdr ds iddfogalma is.Az a teny, hogy a k ertdkeftiggheta kicsatoldsmerteket6l, felvetiannaklehet6seget,hogya Davies-Unruh effektusnemlinedris lesz m6r Allandogyorsul6sokesetdnis. Egy m6sik erdekeslehet6s6gis megnyilik a nemlinedrisrendszerekndl. Amennyiben ugyanisnemlinedris rendszerekenenergiafluxustpump6lunk 6t, es a rendszer t6vol van az egyensflyt6l, akkor rinszenezd,dnrendezd folyamatok indulhatnak be, amelyeknek megint drdekeskdvetkezmâ&#x201A;Źnyei lehetnek. Ezeketa rendszereketIlia Prigoginekezdte tanulmdnyozni (l6sd p6lddul a [26] dsszefoglal6konyvet) 6s Moray B. King hivta fel a hgyelmet arra (1271 irodalom), hogy ezeknek a folyamatoknak szerepiik lehet a nullponti energiakiakn6z6s6ban. Ugyan nem tartozik most szorosana ldnyeghez,de erdemeselgondolkodni azon, hogy milyen kovetkezmdnyeilesznek az energiakicsatol6snak, a vdkuumtfu megzavaritsinak.Boyer rdmutatott arra [4], hogy az anyag stabilit6sais magyarinhat6a v6kuummalval6 kolcsonhat6ssal. Ez6rt nagy fajlagos energiakivdtelnelvdrhat6, hogy az anyagiszerkezetstabilit6samds m6don m6don alakul ki, mint a kicsatol6sn6lkiili esetben.igy a megv6ltozott anyagszerkezeta mir emlitett artyagszerkezetianom6li6kat okozza, azaz az anyagokszil6rds6ga, elektromos6smdgnesestulajdonsdgaviltoznifog, ugy, ahogy ezt a gombvill6m 6s a parajelens6gekeset6nmeg lehet tapasztalni. Mivel a gravitici6 6s a v6kuum kapcsolata is er6sen valosziniisithetci (Szaharov6s Puthoff modelljei), ezertvirhat6, hogy gravit6ci6sanom61i6kat, p6ld6ul gravit6ci6s orv6nyeket, prulzitlo gravit6ciot fogunk taldlni a kicsatol6 szerkezetekkoriil.

TERTECHNOLOGIA

az Egyeselmeletekszerint nemcsakaz atomok elektronburkaval,hanem erdemes majd Ez1rt vAkuum. a atorimagok alkot6reszeivelis kolcsonhat lesz mejilzsg6lni p6ld6ul a radioaktiv bomlasok felezesiidej6nek esetleges vitltozitsitta k6sziil6kekkozelebenvagy belsejeben' RANDOM ELEKTRODINAMI KA VERZUS I$'ANTUMELMELET Mar most viilaszt tudunk adni a bevezet6benfeltett k6rd6sre,hogy miert nem var az,hogy aki v6kuumenergiahasznosit6k6sziilekeketszerkesztett, nem kvantummechanikat, a ismertea kvantummechanikat6s akik ismertek a klaszelektrodinamika random tudtak ilyen kesztlekeketszerkeszteni.A szikus fu,tkithoztartozlk,ezenbeliil a linedrrisesnemlinearisrendszerekkel hogy valo foglalkozasa m'rnokok szakteriiletevolt. Ezert alakulhatott ki, elmeleti s az energiakicsatol6s, lett az a feltalalok,fejleszt6k,,vadaszteri.ilete" ki is fizika nemhogy nem tor6dott ezzela teriilettel, hanem egyertelmiien a ezen kvantumelmdlet a hogy lehetoseg6t.Littsztk, zirta megvalositas6nak r61a, ad k6pet matematikai bonyolult tdrenelfeii a Jizikai val1sdgot,nagyon ami egy6ltal6nnem egyszirii es nem konnyen erthet6, ,,elfedi" a nullponti a kvanrn.tgiu letet. igy csak azokjottek 16 letezesere,akik nem ismertek azaza iilltak, kozel az de ,,anyaghoz" tumJlmeletet6i gondolkod6sm6dj6t, elektrojfuttak akik sikerrel, azok Foleg gyakorlati,kisertetez6szakemberek. johetett 16Nikola Tesla, iiLossaggal,rezg(\mozgirsokkalkis6rleteztek.Ez6rt nem tudtak magyartnattfi pontos ok6t, jeleniegre. a 86r uugy Mo.uy is a ennekaz j6 besz6moltak erzekkel eleg de meiadni a felfedezetthat6snak, roviden gyakorlati t6szre, a r6t6riink Miel6tt eneigianaka tulajdons6gair6l. azoknak rendszereket, nemlinearis pontban emlitett -"g t"tt emliteni az a) a hatas6t. NEMUNEARIS DIP6LUS RENDSZEREK Meglehet6senkev6s,6s nem teljesenegy6rtelmtiaz irodalomban tal6lhat6 Ez cittet allasfoglal6saa nemlinearisdip6lus oszcill6torokhat6s6ttekintve' vizsg6lata viselkedes6nek rendszerek nem is csoda, hiszen a nemlinearis es egzaktm6dszerekkelrendkiviil nehez folyamat. Boyer ([28] irodalom) sz6mit6sai ezzel.Boyet i Blun.o 6starsai [29] foglalkoznakrâ&#x201A;Źszletesebben azt mutatt6k, hogy a nemline6ris oszcill6tor megzavathatiaa spektrumot' mivel egybizonyos frekvenciafelett elnyel, alatta pedig kisugarozenergi6t,

VAKUUMENERGETIKA- AZ ENERGIAKICSATOLAS ALAPELVEI

igy megbontjaa nullponti energiasulypontjdt.Termeszetesen 6 is tudat6ban volt, hogy ennek segitsdg6velegymechanikairendszerenkereszttil 6ramoltathat energi6t es igy munkav6gzesrehaszn6lhatjuk a rendszert. A [281 irodalom 2844. oldalitnkonkretanki is jelenti, hogy az eddigitapasztalatok szerint ilyen m6sodfajuorokmozg6knem l6tezneka termeszetben,es felteszi a kdrdest,hogy vajon hogyan lehetnekiktiszob6lni ezeknekajelenletet. Az a v6lem6nye,hogy nemlinedrisdipolus rendszerekanalizisdndl,6s ahol nullponti energiasuginzits valamilyenmodon szdmit6sbajon, mindenk6ppen relativisztikus hat6sokat figyelembe kell venni 6s akkor ezek a gondok elkertiLlhetcik. Arra hivatkozik, hogytudjuk, a line6risoszcilldci6kktilonboz6 frekvenci6k kozott nem ,,terelhetnek"energi6t, ott ilyen effektusok nem jdnnek letre. Nemlinedris oszcill6torn6lelvileg ez ldtrejohet,es csak akkor lehet kik{iszobolni, ha teljesen relativisztikus kezelesmodotalkaimazunk. Vdlemdnyeszerinta nullponti energiaa legrendezetlenebb, ezert maxim6lis entr6pi6val rendelkezoelosz16s, amelynekaz entropi|ja tov6bb nem novelhetci, tehAt nem lehet energi6t bel6le kivonni. A t21l cikkben ujra visszateraz drokmozgo problemdjdraBoyer expiicit alakban.Itt gravitAciosmezciesetenvizsgflja a spektrumokmozg6s6t,elvaltozttsitt. Az 1097.oldalon a kovetkez6ketirja: ,Altallhan a mechanikai rendszerekolyanok, hogy termikus egyensrilyesetdnnem tortenik energiadtaddsaz egyrkrendszerbola m6sikrendszerbe.Amennyibenenergiaadodna 6t egyik mechanikus rendszerbrila m6sikba, akkor a sug6rz6ssalvalo kolcsonhatds6lland6anujra- 6s ujra potoln6 ezt az energiavesztesdget abba a rendszerbe,amelyik elvesztetteaz energiitt 6s igy egy orokmozgohoz jutn6nk, ame$ik mechanikusenergi6tsz611it 6llandoanazegyikrendszerr6l a m6sikra. Amennyiben a termodinamikat6rv6nyei,amelyekmegttltjttk az orokmozg6 ldtezesdt,lok6lisan is igazak a gravit6ciosmezoben, al&or az ekvivalencia torv6ny miatt azt vdrjuk, hogy gyorsul6 vonatkoztatasirendszerbenis igaz legyen ez. Ebbril az kovetkezik,hogy a fenti energia6tadfs gyorsul6 rendszerbenis tilos 6s azt is mondja, hogy az ilyen rendszereknek ugy kell viselkednitik,mintha termikus egyensulybanlenn6nek." Boyer azonbanitt furcsa m6don elfelejti,hogy a termodinamikaszokdsos 6s altala idâ&#x201A;Źzett torv6ny6t a Planck spektrumraes mds hasonl6nem kittintetett spektrumravezett6k le, a Lorentz invaridns nullponti energia spektrumdra ez a torveny igy nem igaz.

LASALAPELVEI vAxu uv True RGETIKA- AZ ENERGIAKICSATO

Ahoszivattytielvi|ega12./abbr6n|6rthatokorfo|yamatirdrnyAnakmegforditdrsdvaljonl6tre:munKabefet<tet6sevelalacsonyabbhomersekletenlevo r.o'"g*"gu*bbhom6rsek|etrevihetoat'Akorfo|yamatakkorigazAngazkozelvanegymdshoz. hom6rs6klete J*aso", ia a hoforr6s6s a hoelnyelo = 1,1'akkoreqysegnyi pelOaut Trysrc/Ttords na eset6n, korfolyamat Carnot oevittmunra-natdsiirat<orutnetuttizenketszerannyihomennyisegetkapunk, mintamennyimunkdtvegeztunkarendszeren.Termeszetesenezakorfotorv6nyet'csak gazdasdgosan lyamatsem s6rti az enJrgiamegmarad6s tereliaz energia6ramldst.

ny"roffi o r'i

ru f

roros

is a 12'/b dbranl6thato elektronokkal megvalosithato A fentikorfoVamat effektus' Ez a Peltier Seebecketfet<tusmegforditiissdval'

egedâ&#x201A;Źs tont6n

Aramhatdsdraaz egYikcsatlakoa mdsiklehitl. zAsipontmelegszik, nem revezibilis, tolyamat a Ez tgy, mint a Joule ho, melYaz s0rlodAsivesztes6ge. drramlhs

H6szivatty[tnemcsakafentiketmodon|ehetmegva|ositani,hanemp6|ddu| mdgneseshatdsokkalis. H6szvRrrvUxonrolYnvRt rs.ABRR:

A mi esetiinkbenval6j6ban nem perpeetum mobiler6l beszelink, mint m6r emlitettiik, hanem csakaz energiair6nyit6sir6l egyikhelyrol a m6sikra. Anal6giakdnt a h6szivattyu esetethozhatn6nk fel (15. 6bra), mert a h6szitorvenynek,de kis vgyanaz energiamegmarad6si vattyu is engedelmeskedik vele nyerni ugy, lehet segitsegdvel nagy homennyiseget munkabefektet6s hdegyen4rtdkdnek.Perpeetobbszrirdse a befektetett munka hogy a kinyert hd tum mobile val6j6banakkor keletkezne,hanem kellenemunkdt befektetni mindig ds kivdtel egy korfolyamalba.Az dltalunk tdrgyalt berendezdsekben plusz munkdt, hogy ezt a munkdt kell befektetni, ds tigy nyertink ndlkill a semmikeletkezlkenergia munk6t felhaszndljuk. Itt tehat nem befektetett mint ahhoz hasonloan, csak egy korfolyamat utjin dtirdnyftjuk b6l, hanem es ezt a f6lreertest is dolgozik. Ezt az ellerrtmonddst ahogyana hoszivattyu az irodalom mindm6ig nem tisztirzta,6ppen\ezertnem adhatott lokest az ilyen irdnyu kutatasnak6s alkalmazasnak,ezhftalkomoly gazdas6gikarokat is okozott. Termdszetesen nemline6risspektrumtor zitdsrahasznaltrendszerekhaszn6lhatok a gyorsitosrendszerekkeles ezekegymdshatekonysag6tkolcsono sen er6sithetik az energia kinyeresben.N6zztink most neh6ny gyakorlati pelddt az alkaknazdsokra.Ezek csakillusztr6ci6kdnt szolgdlnak,a kidolgo zott, szabadalmaztatotteljdr6sokat egy kiilon fejezetben,a III. rdszben ismertetjtik majd. Miel6tt azonbanr6tâ&#x201A;Źrnenk az egyesenergiakiv6telilehet6segek ismertetesere,roviden drdemesosszefoglalni,hogy milyen tapasztalati k6pet lehet kialakitani a vdkuumenergia6s a gyorsit6skozti kapcso latrol. I. BOX: AZ ENERGA ,,KICSATOI-,{5A",A W{KUUMMAL VALO KOLCSONHATAS MI AZ, AMIT TUDUNK ES MI AZ, AMIT NEM A vdkuumfluktudcif energidja- mint mdr eddigis ldttuk - csak tdrmanipuldldssal szabad{that6fel Kdt alapvetdffiktus haszndlhat6fel: az eg,tik az dltaldnosftottCasimirffiktus, azaza nullponti spektrumtdrbelimegbontdsa, a mdsik a gyorsittis,azaz a nullponti spektrum idribeli megbontdsa,torzftdsa, manipuldldsa.A gyakorlatban a taszltderritfelhaszndlfCasimirffiktus is csak akkor ,,indithat6be",ha gtorsltdsthaszndlunk,fgy a gyors[tdsszerepealapvetd minden energiakics atoldsi fo lyamatndl.

TERTECHNOLOGIA

pdlddul: TbchnikailagsokJdtem6donoldhat| meg a gyors[ttis, pdlddul villdm, szikrakistilds, kdzott, gyorsftdsa elektr^ddk a) tdttdtt reizecsiek dramoltatdsa(egydram elektromos gyorsul6) rendszeren (ds emiatt b) fors6 pdlustigenerritor), val6peri1dikusgyorsfttis- JbleTnemlinedriskozegekc)'hultdmjetensdgekben plazmacsovei)' ben (pdlddulTbsladsMoray nagyfrekvencias - a vtikuum Gyors{triskrjzben - ds ez techntkaitagis haszndlhqt' ffiktus gyorkolcsrjnhata gtorsftott tdrggyal,mert a Davies-unruhffiktus szerinta Az ffiktus mint sul6k6zegmis hSm,rsdkletivdkuumfluktudci6t,,tapasztal". szemldleelektrodinamikdb6lkiindulvadrtelmezhetri tdttuk - i sztochasztikus ismeriiik. is numerikusan 1rtdkdt gtorsupis esetdn tesen.illand1 A gyorsittis fgt a ,,zaierds{t6"szerepdttdtti be' A [ukn(9-i6k intenzitdsa' az ampliiud1ja sti. a gtors{ttisfisgvdnydben megndvelhetri.Ugy tiinik, ez gyorsuldsok alipeffekius,amire minden kicsatol, kdsziltdk6pit.Ezdrtalapvetda manipuldldsaglorsan vdltoz| terek segitsdgdvel' kell tenni az elejdn,utdna afolyamatotirreverzibilissd el1rdsdhez A kicsatoldsnagy Az elegendSen az energiaa nullponti energia^cednidba. mdr visszamehet (Mechanikdb6lvett amplitud1jrirandommoigis mdr befoghat6,hasznos[that1. afluktudci' amplitud'ia rendszerben pefdaval itvetha egy,,racinis",fogasl^ces 'nagyobb, mint k6t fos kr;zti ,,1"ttivolstig,akkor a rendszerb1lmunkdt lehet kivenni.Ldsd az I./a dbrdt.) Sajnosma mdg nem tudunk elegeta kicsatoldsmechanizmusdr'lkdt ok miatt. Egyr^sztnem tudni, hogy a gyorsultismagasabbrendiiderivdltjaindl milyenliiz a LT =f({D)fu*Cvdny dltaldnosatakia ezpediglehetnemlinedris is lehetnek, is (mint ahogyaz iz 1./btibiin ttitszik),6sezeka tagokfontosabbak mint az dltind, gtorsultisostag.A gyorsut6tdrgysztimdra4rzdkeltspektrum pedigmdr nem az eredetikdbdsspektrumlesz,hanemvalami mds,aminekaz 'aUiiat mdg nem hatdroztdkmeg,ez mdgfehdrfolt' (Ldsd l'/c dbra) Tovdbbinyiton kdrd6s, hogy mi tdrtdnik lassultis eset6n,hogyan vdltozik negatfvLT drtdk tartozik(1./b ekkora spektrum.Vaionnegifv gyorsuldsokhoz dbra szaggatonvona.la),rigy ot abszohit drtdketkell kdpezni?Valdszinii,hogy az idribelimegforditds,a lassultisnemjelent elvivdltoztista folyamatban,ezdrt az abszohithitdket kett kdpeznia LT:f({n)) osszefuggdsekndl' Az a kev6stapasztalat,ami az eddigi m'rdsekbSldsszegy{ilt,kdmenemutat' az ffiktus l6tdt. ja a magasabbiendiiderivtittakfontosstigtit, 6s termdszetesen

.ku)g

Ha egy fogaslecv6letlenszenjamplittidojakisebb, mint a fogak kozotti ,,f" hossz, akkor nem vegezhet munkdrta fogasl6cenegy random fluk tudcio. Ha viszonta fluktudciomiattbekovetkezoelmozduldsmeghaladja a kritikus,,f" hosszat, a fluktudloero energiaforrask6ntfelhaszn6lhato, munkdtvegezheta fogasl6cen. A nullpontispektrumldtszolagoshom6rs6klet-noveked6senek es a gyorsul6snaka kapcsolata.Ha x = 6tll.,akkor a gorbe lineiiris(felteve,hogy a k es h'vdltozdsdtelhanyagoljuk).Magasabbrend(deriviiltakeset6n mdr valoszintilegnem lesz linedrisaz osszefugges. A nullpontienergia spektrumdnakvaltozdsa,ha lxl > 0.

1. BOXABRq: NULLPONTIENERGIAFLU KTUACIOKOLCSOUHNTASR

TERTECHNOLOGIA

messze A gyorsitdsminden k6szl.tl6kmiikodds'ndl alapvettitehdt d,emdg el6fordult tr)bbszr)r mdr helyzet a Ez 6rts{ik. is valsyunkatt6l,hogya rdszleteket azazaz ffiktus ismert,haszndljdkis, dm a pontos a ichnika tdrtdnetdben, magyardzatm6gvdratmagara.Azohmldrvdnyegy|vszdzaddalelciztemegaz fettdrdsdt.Turbulensdramldsebtrtronokds kristrilyrdcsik kolcsAnhatdsdnak sok rdszletemdig sem turbulencia a g6pek, de ban mdr r6g6ta repiilnek dm haszndljdk, rdg6ta fel1pitdsilket,fizikai nigyon tisztdzott.A-mdgneieket ismerik' ma sem pontosanmdg mtikr)ddsiiket ugyanilgy'mint A,,zaj",oît o nullpontienergidb6lkinyeriink,hasznosfthatd sem a gdzok tanulmdnyozdsa A gtizok nyomdsa' a .forro, kaotikus,,,zaios" jdval egyszerfibb a fenomenologihanem iezdddott, sntisztikusmechanikdvat kus szinten. qz, Ezdrta tapasztalat,amit a konstruktcirdkhaszndlhatnak,leegyszeriis[tve tobbenergidjalesza gtorsfttisv6gdn, hogl a ^,g1,tul,;,n glorsftottrendszernek szdcskdnvan. (Megintcsak megfeletd a a hangsrtfu mfit etdtti.A mondatban szimmetrikushulldmok a a nem hogy tapasztalat, krjzvetettm6don az a nemlinedriskdzehulldmokat Ilyen aizimmetrikusak. hanem az megfetet1ek, kelteni') lehet gekbenviszonylagkdnnyen Hosszriid6 fos eltelni, mire alaposanmegismerii)ka kicsatoldsmechanizmusdt.Most azzal az egyszertikdppelkell bedrnilnk,hogt a nullponti energia (A mozgdster,,zaj"formdjtiban szupirponat1dikaz eredetimozgdsformdra' is ldtunk majd erre is, rot(ici6s hanem lehet, transzfuici6s îrritrrr, ,emcsak pdlddt.) ' dffizi6s A tanulmdny vdg6nmdg roviden visszatdri)nka sztochasztikus, egltelcire hogv tdtni de alapjaihoz, fogiuk, teirtisdnak protteiAk ôir*itikot a nem tudunk megbfrk6zni feladanal.

LASAIAPELVEI VAKUUMENERGEIIKA - AZ ENERGIAKICSATO

ALKALMAZASIPEMAX Line6risnaktekinthet6 rendszerek A vlLLAM Az els6 kdrd6s,ami felvetodik,hogy llteztk-e olyan termeszetijelenseg,ahol teljesiilnek azok a krit6riumok, amelyekenergiakinyerest,,,elterel6st"hoznak l6tre? Kdzvetlenkornyezetiinkbena legegyszeriibbp6lda erre a villdm, mert ott egy elektronfelh6gyorsulrovid ido alatt, es a gyorsitott elektronok kozvetlen kornyezete, az ionaiit leveg6molekul6k sincsenek termikus egyensulyban,messzirevannak att6l, igy teh6t egytitt 6llnak a sztikseges feltâ&#x201A;Źtelek ahhoz,hogy energidthasznositsunkv6kuumb6l. Nikola Tesla volt az elso, aki felfigyelt erre a hatdsra, azonban ezt a termdszetbenrendkivtil nehez szabatosan6s pontosan kimutatni, hiszen nem merhetjrik meg a felhok es talaj tolteseloszldsdta kisiiles elott, igy pontos sz6mit6sranincs lehet6sdgiink.Tesla,aki gyakorlatbannagyon sok kis6rletetv lgzett kistildsekkel,becslesekes sz6mit6soksegits6g6vel, sejtette, hogy energia,,termel6dik"ezekbena folyamatokban,s valosziniilegez adla nek.jaz otletet az :]yenirdnyu munk6ihoz. Nyilvdnvalo, hogy itt a felgyorsitott elektronfelhokbenkialakult hatdstvalamilyenformdbanelektroncs6vekben is lehet hasznositani.A 16. ihrhn l6that6 a vill6mcsatorn6banmozgo ionok es elektronokk6pe. L6tjuk, hogy a gyorsanmozgoelektronok hogyan mozognak az ionokhoz k6pest, 6s ezek energi6t csatolnakki a nullponti spektrumb6l es ezt tfiadjirk a kornyezetbenl6v6 6s veliik iitkoz6 ionoknak, majd ezek visszasugdrozzirkezt az energiitta nullponti spektrumba,iW a korfolyamat lezinil. Sajnos ez a folyamatnagyon nehezenkovethet6 figyelemmel a term6szetben,6s igy a villfmok kialakul6s6valfoglalkozomunkdk egyiitalin nem emlitik ezt az effektust.

A GIIMBvILLAM Gyorsul6 elektronfelh6 mozgdsakoralakul ki a term6szetegyik leg6rdekesebbjelensege,a gdmbvilldm, de akkor6scsakakkor,amikora vill|mpilJyifia nagyjab6l90"-banmegtorik, mint ahogyazI a 16.lb6br6nl6tjuk. Az a felt6tel sziiksdgesa gombvill6m es a hozzirtartoz6hipert6ri effektusokkialakit6s6hoz, hogy egym6sramer6legeslegyenaz iramlo elektronok sebessege,az dltaluk keltett elektromos 6s m6gnesest6rero is. Az, hogy itt hiperteri effektus alakul ki, abb6l tudhato, hogy a gombvil16mb6lj6val tdbb toltes 6s

VAKUUMENERGEII KA - Az ENERGIAKICSATO LASALAPELVEI

vt,lI,!l t' r I

/.\

\f/

/1\

ioniz6lt otomok

rn \.y

'f o

\9 l e 6 l ,

@ It

vill6mcsotorno

energio megcsopolds nullponti spektrumb6l

fdldelt elektromos vezet6

A termeszetbenlezajlofolyamatok a legnakozula villdmcsatornAban nanosec n6hdnY gyobba gyorsulds, alatta f6nysebess6gnagysdgrendj6re gyorsulnakaz elektronok'Ez eros nullpontienergiakolcsonhatdrs.salj6r. A gyorsulo elektronok vehetnek jelentosenergiatobbletet elektromos az amit mint fel, tobbet, t6rben tort6no gyorsuldsssalindokolhatunk. szokdtGombvilldmkialakuldrsiinak sos l6nyege:linedrisvilldmfoldelt vezetobecsap, s irdnYaott megtorik. A tor6si helyenrendkivulnagy l6Pnekfel, de ez helyigyorsuldsok Ezen irAnyara. merolegesa haladdrs a tor6si,er6sengyorsuloszakaszon amimakroszalakulkiagombvilldm, kopikushipert6rietfektusk6ntfoghiperteri hato fel. Makroszk6pikus effektusokmindig olYanesetkben koF l6onekfel, amikorjelent6keny 6bredneka nullPonti csonhatdsok spektrummal.

A villdmilyeneset,amikora h Planckszam6rt6ke,6s igy a t6rfluktuiiciok iranydban'igy elegendo m6rt6kejelentosenmeino, mindent6rdimenzio fel6 is. Valoszinf,hogy dimenziok hipert6ri a ebied energia6s impulzus szuks6tort6nokil6p6shez a hipert6ridimenziokir6nydrba ilyen-esetekben sztikseegy Ez csak folyamat. szintj6tel6ri a g!; Xilepe"imunkaminimdrtis magaelinditdtsdhoz testek makroszkopikus felt6tel les, de'nemel6gs6ges fel. sabbdimenziok

ESGoMBVlLutrlrnlRxuuqsmon MozGAsAVILLAM ro. AaRA:ToLTESEK

energiajon ki, mint amennyit t6rolni lehet az 6ltal6bann6h6ny centimeter 6tmdr6jii gombben,6s a jelens6gsz6mostulajdons6gacsak ugy magyardzhat6 egyszeriien6s logikusan,ha feltetelezziik,hogy egyn6gy tdrdimenzios t6ltesgyiini idezi elo a jelensdget([29] irodalom). A gombvill6m a legegyszeriibbentanulm6nyozhato makroszkopikus hiperteri effektus.Term6szetesenmegjelendsebizonytalan6s v6ratlan, kozvetlen mriszeresmeghgyeldsreezâ&#x201A;Źrt nincs mod. A hiperteri effektusok tanulm6nyozisa mdg el sem kezd6dott, l6ttiknek mig az elfogad6sasem t6rt6nt meg. Hasonl6 effektusokcsak a parajelensegeknel lepnek el5, ezek az igynevezett teleport6ci6s esemenyek.Gombvill6mokndl t6bb esetben megfigyeltek,hogymag6b6la gombbolt6rgyakzuhannakki, p61d6ulhomok, viz, k6 stb. De mindkdt iilnyra igaz a jelens6g,van amikor a g6mbvillam ttintet el t6rgyakat.(L6sd a [30] irodalomban megadottgyiijtem6nyt.) Nem csak a term6szetbenlehet megfigyelni nagymertekbengyorsitott t6lt6seket, hanem a laborat6riumokban is el6 lehet idezni (ha nem is a villdmokkal megegyezl param6teru kisiil6seket) jelent6s energi6val jar6 elektronmozg6sokat,gyorsuldsokat.Most n6h6ny ilyen m6r6st, anom6li6t ismertetiink.

LI\BORAT6NIUMIANOMALdK EGVPOLUSU GEilERATON A legegyszenibbk6sz{il6k,amelyeta fent leirt elvek alapj6nel66llithatunk, az igynevezett egypolusugenerdtor.Ezen m6r kim6rhet6drtekeketadhat a nullponti energiamegcsapoldshatds6rakeletkez6energiatobblet.N6zziik, hogyan epithet6 fel a 1ehet6legegyszeriibbszerkezet,amelyaz eddig ismertetett elveket hasznositja:Egyr6szt gyorsitani kell egy kozeget, m6sr6szt valamilyen m6don 6t kell adni a keletkezettenergiatobbletetegy nemegyensulyban l6v6 rendszernek.Ez a felt6telea folyamatostermeldsnek.(Impulzus iizemm6dban perszeegyszertibbfeltetelek is elegend6k,ott nem kell a kornyezetnemegyensulyiallapot6rolgondoskodni.)A gyorsitisra a legalkalmasabb, legegyszerribbmozg6s a harmonikus rezgomozg6s,vagy a forgo mozg6s. A harmonikus rezgomozgdssalmechanikai rendszereknel nem lehet nagy gyorsul6sokatel6rni, igy marad aforg6mozgtis,azonban anyagszerkezeti okok miatt itt is er6sen korl6tozott a maximdlis gyorsulds.Az

TERTECHNOLOGIA

zo kozegre- mint az elSz6ekbenm6r t6rgyaltuk az elektron energiahordo amelybenaz a celnak, megfelel a legilkalmasabb,ezert egyforg6 f6mt6rcsa tartalgyorsulo elektront sok elektronok szabadonmozoghatnak,mert az tobbfdlekeppen kozegcserdt, a mazhat.Az elektronok rendezett mozghstrt, segitis biztosithatjuk,legegyszeflibbmodon peldaul ugy,hogy 6ramforras szeretenergi6t amikor s6g6velaram-ot.ng"dtittk tfitaita.A mi esetilnkben, is le nenk kinyerni, ez rossz modszer,mert az 6ramforr6sbels6 ellen61l6s6t rossz kifejezetten kellene ktizdeni. (P61d6u1akkumul6tor megvalasztasa lenne alacsonyhatfrsfokaes nagy ellen6ll6samiatt') er6 A legegyszlnibb, ha mechanikai energia bevitelevel6s a Lorentz egyFaraday-fdle a azaz felhasznahsavaliranyitjuk az elektronok mozg6s6t, jutLnk. Egy tengely kortil megforgatjuka vezetcit6rcs6t p1lustigenerdtorhoz t6rbe 6s ezt ;ngelyiranw homogen (bir ez nem sziiksegszerii)magneses egy csak biztositott, mozg6sa helyezziik.BbUen az esetbin az elektronok zirt egy maris 6s erinteni, kell a kiilso peremhezes a tengelyhez csusz6kef6t tobb6aramkort kapunk. e nito csuszokef6nbiztositott az elektronok (m6s lesz lesz rendszer nemegtensilyi kev6sbb6rendezettmozgdsa,az tehifi vezeiramot amikor lesz, m6s es az elektronfelh6eloszl6saegyensulyban l6tszik tiink 6t rajta, ekkor egynemegyensulyirendszertkapunk).A I7. iltr,rin folyamal"vaz|ata. pedig az,,energiakinyeresi'' a rendszer,a |7la,t aurarcn mttatja az A 11.ibraegy nem gyorsitotf elektron tengelyir6nyumozg6s6t id6 fiiggv6nyâ&#x201A;Źben. c6lszerii ez auratuot l6tszik, hogy csak sug6rir6nyuelektronmozgAssal szepar6toregyfajta forg6resz A kicsatolni a lStszolagosenergianyereseget. vakuumzaj k6nt miikodik. Ktilso pal6stjan,ahol a legnagyobba gyorsul6s,a megnS,saradi6lisanurcr.tlrirryihamutatozajkomponenseksuperponaA kedvez6tleniranyu zaj (a tengelyek 16dnakaz elektronok sebessegere. nem keriil 6t az iilo kef6kre'Sajnos viszont ir6nyabamutato komponensek) m6rtekeis kicsi, a csuszokef6s gy ur"i6rh"t6gyorsulds, s i azal,,erosii6senek" a megold6s ink6bb elvi' mint ez igy megold6speOig erOsenveszteseges' egyszeriis6ge ezertlirtszolagos elk6szit6se gyakorlatiiehetoseg.A rendszer kell fordulatsz6mot magas ugyanis .il.nrr. is e16gg6nehez technikailag, el6rniahhoz,hogynagygyorsul6sokkeletkezzenek,aholm6rsz6mottevoa nullponti energiahutiuaciO. Ugyanakkor nagyon kis belso ellen6ll6sunak azettvan kell lennie a rendszernek,hogy az irametossegnagy legyen' Eue ardrnyos' egyenesen arammal az merteke sziikseg,mert azenergiakicsatol6s

A forgo rendszerbenaz elektronokgyorsulnak,kulG nosen a forgoreszszelen.A gyorsuldsmiatta nullponti spektrum eltolodik,nagyobb fluktudrciokalakulnak ki a forgoreszben,mint a mellette levo, inercialisrendszerben levo allo r6szben.A ket rendszerkozott inho, ' mogenitAsalakulki, egy gradienskepzodika fluktudrcio mertekeben.Ha a ket rendszerkozottcelszerrien eleKronokat drramoltatunk,a nullponti spektrumbol folyamatosankivehetjukaz energidt,s a mozgo eleKronoknak energiatobbletuk lesz. A fluktuAcio merteke (a gyorsuldsfr"rggvenyekent) a forgoreszben nagyobb lesz, mint az Alloreszbenes ez inhomogenit6sthoz letre, amely energiatermelesrehaszndlhato.

/al rl-) \

Y iE

lorgoreszben levo elektronok

A folyamata hoszivatbnr

aflasosnullponti enersiaja

fOlyamatanalogiiijakent iS

felfoghato A hoforrasa (,o'0.) I \,[onn,/L],+,il*^,,,[h,h* r,".., "---l nullpontienergiafluktudV V v

tv I (ny"r6)W

cio, az elekhonokkerirr i[se"] get6simunkd{a a komp

resszornakfelel meg, s megemelt fluktudciojri, energidju elektronok kijutnak a kornyezetbe,s ahhoz kepestmagasabbaz energidjuk.igy az energiatobbletet munkavegz6srelehet haszndlni. Ez a ciklus termeszetesen nem a Carnot-f6le korfolyamat. Az egypolusri generatortechnikailaggyenge megoldds,mert csak igen kis gyorsuldsokat lehet vele elerni, s kis belso elllenall6surendszed kell epiteni, hogy az drameross6g(analogjapeld6ultomegfluxus)magas lehessen. Az egypolus0generdtorbansem egyenletesa gyorsulas,hanem a sugar fuggveny6benvdltozik,kifele haladvano, befel6 haladvacsokken. Emiatt a vdzolt modellszerint - nem mindegy,merre halad az eleKron. A tengely felol kifele haladoesetben teljesitmenynyeresegk6nttapasztaljuka vakummal valo kolcsonhatdst, ellenkezo esetben teljesitm6ny veszteseget okoz. A v6zolt modell szerint, ha rendszerenkereszttl nem folyik iiram (pelddul nincs ktlso mdgnesest6r), akkor is kell feszultsegkulonbsegnek ebrednie az iillor6sz 6s a forgoresz kozott, mert a forgor6szben magasabb lesz a fluktuacio m6rt6ke, mint az drlloreszben. 6116r6sben levo elektronok atlagos nullponti energiaja

rz. ABRn:EGypoLUSU cEnrRAron Es NULLpoNTt ENERGTA KOLCsONHATASA

TERTECHNOLOGIABA vezet6 sin

Az is fontos,hogy rendkivtil er6sm6gnesesteret l6tesitsiink,hiszen l-2 V-os fesziilts6ggener6l6sanem elegendo,mert a kefekena kontaktellenall6smiatt jon l6tre. Olyan szuperer6sm6gnesesteret I V nagysdgrendiifesziiltsegeses kelet' kell a gyakorlatbanletesiteniink,hogy legal6bb 100 V kortili fesziiLltsdg minimAlis. kezzen.mert emellett lesz a csusz6kefeellenall6sa,fesziiLltseges6se Mindezek a param6terekarramutatnak16,hogy egyszeriihdzi eszkozokkel nem val6sithat6 megez a szerkezet.Jo kontaktushozpeld6ul folyekony f6mre lenne sztikseg (igen nagy 6tmer5, nagy keriileti sebess6ges nagy gyorsulfsmellett), ez pedigtechnikailagrendkiviil nehdzfeladat Mindemellett ebbenaz ekendezesbenaz effektus m6r megjelenhet.

v'o

6romforr6s

A kapcsolo lezArAsakor a sineken 6s a loved6ken keresztul dramlo Aram drltal keltett elektromos es m6gneses terek a Loren? ero segfts6g6vel gyorsitjdk a lovedeket. Az dramlAsirAnyamerolegesa gyorsuldsra,igy a nullpontifluktudciok nem segitik a gyorsul6st. A loved6kbenviszontnagyobblesz a fluktuAcio,de ez csak a becsape ddskor erv6nyesiil.

TEST GYORSiTOTT A siNAGYO- rrlrrr LINEARISAN

lehet a legnagyobbgyorsul6soA technikdbantalln a sin6gyuksegitsegevel kat elerni a makroszk6pikusmeretii testek kordben.A 18.6br6n l6tszik egy sindgyuelvi elrendezese,amelynagyonegyszerii.ALotentz ero segitseg6vel gyorsitjuk a l6ved6ket,vagy a gyorsitando t6tgyat, aminek termeszetesen elektromosanvezetoanyagbol,cdlszeriienf6mbol kell lennie. Ket sin kozott halad a l6veddk, 6s rajta kereszttilnagyon er6s elektromos 6ram halad 6t, erre mer6legesegy kii1s6magnesesindukci6. Ebben az esetbena Lotentz er6 rendkivtil nagy gyorsulasttud elerni. sajnoskev6sa nyitott irodalom, ahozz|f'rheto anyagebbena t6m6ban, mivel ezt az effektust f6leg haditechnikai celra haszn6|ak [31]' Ha egy pillantastvettink Deis 6s tarsai [31] cikk6re 16tjuk,hogy a sin6gyuksokkal nagyobbsebess{gregyorsitj6kfel a loved6keiket,mint a koz6nsegesloporos 6C),rik.Azadatok szerint egy300 gramm tomegii t6rgyat 3000 m/sec sebess6gregyorsitottakfel 4 m6terhosszan,a gyorsit6smaxim6lis6rteke1,5mil1i6 m/s2 volt. Ezzel a technikai megold6ssalazonbannem lehet a nullponti energiahat6s6tkimutatni, mivel a sebesseges gyorsul6sszimmetrikusa ki6s bel{pdsnel.Abban az esetbensem lehetne iparilag hasznositania nullponti enelgiafluktu6ci6t,azaza gyorsitott es 6116spektrumokkozti energiakiilonbseghatds6t,ha a 18./b6br6n bemutatott ktilonlegesalaku gyorsitott megn6 az A gyorsitis hat6s6raa loved6kh6m6rs6k1ete testethaszn61n6nk. er6sebbfluktu6ci6 miatt, ez azonbanmfresekkelnehezenigazolhat6,nincs olyan mer6szerkezet,amely a gyorsulfst kibirn6. A gyorsitott lovedekben ugyan a v6kuummmal valo kolcsonhatasmiatt fluktuaciondvekeddses igy keletkezik,gyakorlatilagazonbanez nem hasznosithat6. energiakicsatol6s

szigetel6

Ha a 18./b dbranldthatomodon alakitandnkki a gyorsitotttdrgyat,a segiten6ka g y o r s u l 6 s nullpontifluktudrciok gyorsitdrst. Az6ramldsirdnyaugyan megegyeznea gyorsuldsir6nydval vezet6 (legaldbbis egy szakaszon). A be. 6s kil6p6sn6l viszontszimmetrikus az elrendez{s, a slnhez k6pest m6rt6ke,Ezen azonosa fluktudcio a szakaszona Lorenk erok nem gyorsitandk.

A Lenztorvenyenalapulokoaxdlis gyorsitondlviszontaz dram 6s a gyorsuldsirdnyaelvi okokb6l mindig merolegesegymdsra, itt ez6rt nemv6rhatoa nullponti spektrumbol eredoenergiaiitv6tel.

r8. ABRI: siruAcw. MINTA LEGNAGyoBB GyoRSiTAsuMEcHANtKAt RENDSZER

TERTECHNOLOGIA

jobb Ha aLentz-f'Ie indukci6storvenyt vessziikalapul, a sin6gyukn6lis lehet elerni([32] irodalom),azonbanebbenaz esetbensem hatekonys6got lesz az elektronok gyorsulasa,mozgasi sebesegeasszimetrikus6s ezt az elrendezestm6g elvileg semlehet ce[ainknak megfelelom6don 6talakitani. FOLYADEKOKBAN T6NTEX6 ELEKTRODINAMI KUS ROBBANTASOK Ahhoz, hogy valahol megtalauuka nullponti energialehetsegeshat6s6tmar kim6rt laboratoriumikoriilmdnyekkozott, 6rdemesa kisiil6sekt6j6n kutatni' Erre a legcelszeflibba gyors,impulzusszeriiszikrakistileseketmegkeresni, mert ott lelentos tapasztalathalmozodott fel, amit publik6ltak is. Nem erdemesazonbanolyan kistilesekhat6s6tkeresni,ahol a leveg6bentortenik ez, hiszen ott impulzusmer6sre6s teljesitm6nymereslenem sok lehetoseg ad6dik, melyekpontos sz6mertek6tnehezmegvan, sz6mosvesztesegforras hatirozni. Egyszerribbdolgunkvan, ha olyan eseteketvizsg6lunk,ahol viz alatt tort6nik a robban6r, hisr.tt aviznek 6tadott impulzuserteketsokkal konnyebbmegmerni es sz6mit6ssalellenorizni.Most ilyen p6ld6katfogunk vizsgilni. jelentkeznek, Eizrevettekkis6rleteksor6n,hogy nagyonnagyimpulzusok haviz alatttort6nnekelektromoskisiilesek(1331,t34l irodalom).Az e1m6leti vizsgflat ok azt mutattdk, hogy legal{bb t[zezerszerakkora impulzus keletkezik,mint amit a szokasoselektrodinamikuserok meg tudnak magyafelmeriil fitzni, amltki lehet szSmolni(t351, t36l irodalom). Termeszetesen annak a lehetosege,hogy olyan er6k is fellepneka termeszetben,amelyek klasszikusakugyan,de a Maxwell egyenleteknem irjdk le 6ket:t$bbekkozott p6rrlyenaz,tmpJre er6 ([37]-[39] irodalom), amely avezetekir6ny6val esetekben Ezek az erokstacion6rius huzamosaniep f"1 azgzlongit'uldrn6lis. is felldpnek,di a mi esetiinkbenmegnovekedettplusz impulzusok,energi6k esetbenlephetnek fel, igy tehat kiserletileg,elvileg ktziroiag gyorsuldrsos konnyuGnne elkiiloniteni a k6t hat6st egym6stol.Ezamainapig semtort6nt meg. Mindenesetreavu alatti szikrakisiil6sek ahol az tfiadott impulzus viszonylag konnyen merhet6 rendkivtl nagy impulzusnovekedestmutatnak. Ezekben az estekbenigen gyorsan fut fel az inam erossege,es 1gy vinhato,ha valahol, itt megjelennekilyen hat6sokugyanugy'mint a vill6mokn6l, csak itt viszonylagkonnyen merhetok. A l9.la 6br6n latszik egy olvan vizalatti szikrarobbant{selrendez6se,ahol gytiriis elektrod6thaszn6l-

VAKUUMENERGETI KA - AZ ENERGIAKICSATO LASALAPELVEI

tak. A k6s6bbieksoriin ezt tov6bbfejlesztettek ugy, hogy kizar6lag az aram trhnytxal pdrhuzamossebess6gkomponensek keletkeznek.A 19./b 6bra azt is mutatja, hogy milyen egyszeriimodon lehet m6rni a keletkez6impulzus csucsot.A kiserletekn6lgondosaniigyeltek ana,hogy figyelembevegyekaz esetlegesLorentz er6k, Lorentz kontrakcio 6s g6zkepzodeshat6s6t, de egyertelmiienki lehetett mutatni, hogy az impulzusnr)vekedds nem g1zrobbands krivetkezmdnye. Min6l er6sebbdramot haszn6ltak,min6l gyorsabb felfut6sndl, a hat6s anndl erosebbvolt es ennek a hatdsnaka jos6gi tenyezoje meghaladta a min ismertetett sindgyukjos6gi tenyezSjil is, azaz sokkal nagyobb impulzusok dbredtek azonos6ramerci,ssegek hatiis6ra.A jelenseg a v6kuummal valo gyors,impulzusszeriikolcsonhat6sk6ntertelmezhet6.Itt ?'tzinolag elektronok gyorsulnak nagy sebess6gre, igy a nullponti energia megcsapoldsaa lehet6 legegyszeriibbm6don megoldhat6.Meg pontosabb, nagyobb leptekii meresekrelenne sztiksdg,mert ez a jelensegkulcsfontoss6gulehet a nullponti energiakutatasaszempontjdb6l.Fontoslenne tov6bb6 szepardlnia nullponti energia6s az Ampere erok hatdsdnakszerepdtis. PLAZMAFIZI KAI ANOMALdK Aplazmafizik6ban nagyon sok kiserleti tapasztalat gyult ossze.ltt azokat a teriileteket vizsg6lj6k,amelyek sz6munkra6rdekeseklehetnek,mivel elektronokat, tdltdtt reszecskeketgyorsitanaknagy sebesslgekre,es hirtelen, nagyonnagygyorsuldsokkal.V6rhatotehdt,hogy ezenateriileten taldlkoztri fogunk olyan anom61i6kkal,amelyeka v6kuumenergiakicsatolds6nakjelensegdreutalnak.M6r a TGesevekbeneszrevett6kezeketazanomiititkat, mivel gyorsit6 Marx gener6ekkor kezdtek elterjedni a relativisztikussebessegre torok. Ezek rovid, impulzusszenimtikodesselviszonylagnagyt6megiielektront tudnak hirtelen felgyorsitaniugy,hogy p6rhuzamosankapcsolt kapacit6sokat hirtelen sorosrakapcsolnak,igy hirtelen rendkiviil nagy fesztiltseg keletkezik,es eza fesziiltsdgelegendciaz elektronokjelent6sgyorsit6sdhoz. J. D. Sethianes t6rsai ([40] irodalom) mdr besz6molnakaz ilyen gyorsi t6kkal vegzettkiserletekrol6saz itt tapasztalhat6anom6liakr6l.Ha hirtelen nagytomegii elektront felgyorsitunk, akkor v6rhat6, hogy az elektronok kicsatolnak energidt a vdkuumbol, es azt a k6rnyezS ionoknak tftadjitk. Ekkor az ionok hirtelen magas hrjm6rs6kletrehevtilnek, 6s ez az, am| kim6rhet6 Sethian6kkis6rlet6benis. Ezt a jelenseget6k elektron-ion elektronatad6sanomiliakent 6rtelmezik.Nem mertek energiatartalmakat,mert

- Az ENERGIAKICSATOLAS VAKUUMENERGETIM ALAPELVEI

impulzusjol merheto' egy Viz alattim6resekn6l a kistilesalatt keletkezett ismert tomegLitrirgy gyorsitds6n6s impulzus6n'

7"-

_1 ._-

e le k t r 6 d o

s itt korulbelultizezerszer egyszerLibb' elrendezes A 19./b abrAnldrthato vdrnilehetett' alapjdrn szdmitasok a ""su,;bo*iltzus xereuelett,tint "iiit v6kuumenergta a 6s elektronok felgyorsitott a nrifieie" oka valoszintileg koztikolcsonhatAs'

gyorsltott tdrgY

elektronok' fluktu6cioiuk A kisill6si csatorn6banerosen gyorsulnak.az tiltt " tobbletmomentumot6s energi6t megnoa kornyezeth".;;;i, a gyorsuldsmerteket5l dtadjdka k6rnyezofoV"JLin"X Az eredm6nynek nem' kozegtol korulvevo Es az aramtOlkell fuggenie,a kisul6st ELFENDEzESEI rg. AgRn: vZ ALATflKsOLESESRoBBANTAs

a gyors tranziensfolyamatn6l ez kortilmdnyes,mdsrdsztnem is ilyen szempontb6l vizsgdltdka folyamatokat.Az jelenti az energiamerleg m6res6ndla legnagyobbproblem6t,hogy a kismennyisdguelektron 6ltal6tadott kicsatolt energia mdrteke nem tul nagy, ha azt a teljes rendszerrenezzik, azaz a felmelegitettionok es az ionok altal felmelegitettkis6rletiberendezdstomeget vLsgaljuk. Az anomdlia akkor feltrinci,amikor az ahtrtelen felgyorsitott elektronfelhSdppentaldlkozik a kornyezettikbenlev6 ionokkal. Ekkor szembetiin6 a h6merseklet-noveked6s. Sajnostobb parameteris befoly6soljaezt az energiatadast,6s tobb elvi lehet6segis mutatkozik arra,hogy ilyen effektust el6idezztink.A kisdrleti vizsgdlatokterm6szetesennem feltetelezik ezt az energiakicsatol6st, igy ennek vasgiiatbra nem is t6rnek ki. A hirtelen, k6riilbeliil I milliomod m6sodpercalatt lej6tszod6folyamatndl h6rom olyan lehet6sdgetis megneveztek,amelyekelvileg okozhatnak ilyen hirtelen energianovekeddst, de ezeketnehez egym6st6lelvdlasztani6s a lehet6segeketktilon-kiilon vdgigjdrni,vegigmerni. Egy ujabb lehet6s6g,ha a turbulensplazma dllapotdtvizsg6lj6k,amikor tdltott r6szecsk6kturbulens mozgAssalcserdlnekenergi6t.Az, hogy a turbulencia 6s az azzal kapcsolatosgyorsulds6s lassuldsanomiilidkat okoz, szint6nismeretesm6r a 70cs 6vekt6lkezdve(I4ll,I42l irodalom), rengeteg merdsi eredmenysztiletett ezena teren.Itt nem kiviinjuk felsorolni az osszes ilyen anom6li6t,hiszen ezekn6l nem affa lett kihegyezvea m6r6s, hogy a vdkuumenergia-kicsatolfstkimutassdk. Azonban a plazmafrzika fontos vad6sztertilet 6s 6rdemesfigyelemmel kiserni. Mig p6ld6ul az egyp6lusu gener6tor egyertelmiienkimutathatja az energiakicsatol6st, ha megfelelci m6don elkdszitjiika berendezdst,esigy kozvetlenbizonyitdkotszolgdltat,a plazmafrzlkai anom6li6k tulajdonk6ppen,,oldals6", kozvetett bej6ratk6nt szolg6lhatnaka vdkuumenergiakicsatoldsmegismeresdre, CSERNETZKIJ KiSERLETEI Alexander v. csernetzkij, a moszkvaiGregorij Plehanovlntlzetkutat6ja 6s munkatdrsai egy olyan plazmafiziku kdsziildket tudtak eld6llitani, ahol vil6gosanlatszik,hogy egltndlnagyobba hatdsfokaa k6sziil6knek,6s valamilyen eddig m6g nem kozolt elektromos m6dszerrel ki is tudt6k csatolni ezt a plusz energi6t. csernetzkij, aki 40 even keresztiil dolgozott a plazmafizki* ban 6s husz megadottszabadalmavan, a 70-esevekbenkezdettfoglalkozni ezzel az effektussal.Kutat6tarsdval,Jurij A. Galkin mernokkel egy alap

TERTECHNOLOGIA

102

vetoenuj tipusu nagyfrekvenc\itjf plazmagenerdtortkeszitett,amely a mdr k6pes.Az effektustongerjeszt6kisiil6sneknevezemlitett enegiakicsatol6sra tdk el. A m6iesekegy6rtelmiienazI m:utatj6k,hogy a befektetettenergianak A m6r6seiksor6n koriilbeliil az otszordsdtlehet kinyerni a szerkezettikkel. mert6ke I er6sites el kellett 6rni egy kritikus 6ramerosseget,ami utan az vdlemenytik hivatkoznak, fole emelkedett.-6kis Nikola Teslamunk6ssag6ra szerintazonosjelensegettal6ltak,mint annakidejen6' Szerintiik az effektust a vdkuumban lezailo sponten parkeltes okozza,ami a vakuumfluktu6cionak egyik m6r targyaliie[igzetessege.Az egyrkszerkezetiikbena bemenet700 'g,rvolt, es a gener6tor 3 kW-osteljesitmenytadott le. Itt a tiszta nyeres6g koriitbeliil $tszoros volt. Kesobbiek sor6n meg tov6bbfejlesztettekezt a kdsziileket,de konkret leirdst nem adtak kdzre. igy sajnosirott publikdcio nem maradt fenn, hogy milyen m6dszerrelmiikodott a kesztil6k.Informfts

B Crdrirot5

Crslaf ot5

potencidlon elektromos alacsony A A vekonylemezbolk6szultf6mspiralra viszunkfel. elektronokat igy B Egykis rdsegit6sutdrna spirdrllemezeita Casimirero osszenyomja, nyertunk. energiAt avdrkuumbol igy ribu" potencialrakertila rdvitttolt6s, elektnyerhetunk koaretlenul a vdkuumbol A casimirero alkalmazasdval nem. de gyakorlatilag romosenergi6t.Az elj6r6selvilegkivitelezheto, zo. ASRA:A cAStMtREROALKALMAZASA

- AZ ENERGIAKICSNTOLRS VAKUUMENERGETIIG RI-RPCIVEI

modon azt lehetettmegtudni,hogy nagyfrekvencids,nagyfesziilts6griszikrakisiildsekkel.Technikailag ez nem igaztnjo megold6s,mert ertâ&#x201A;Źkesvillamos energidt kell befektetni, 6s hcfenergi6tkapunk vissza.Az ilyen kisiildses folyamatokn6l nem oldhat6 meg a befektetettvillamosenergiavisszacsato l6sos kinyerese,ujrahasznosit6saegy-egyciklus sor6n. CASIMIR EFFEKTUSON AU\PULO KICSATOLAS A 20. ibrhn l6that6 m6don elkeszitettrendkiviil vekonyfolia kondenzdtor segits6gevelelvilegenergi6t lehet a vdkuumb6l kivenni, ha a Casimir effektust haszn6ljukalapkent ([44] irodalom). R. Forward olyan javaslatot tett, miszerint ezt a vdkonyspir6lis kondenz6tortelektromosanfel kell tdlteni, s mivel a Casimir effektus rovid tdvolsdgokoner6sebblehet, mint az elektrosztatikus taszitds,igy elektromosmunk6t lehet kinyerni, mivel a Casimir er6 nagyobb, mrnl az elektrosztatikustaszitds.A feltdltdtt kondenzdtor6ssze fog nyom6dni, es az osszenyom6dottkondenz6tor elektromospotencidlja nagymdrtekbenmegn6.Ennek a m6dszernekaz a rendkivtli nagyhdtrdnya, hogy igy csak egyszerhaszndlatosfoliakbol nyerhetnenkki energi6t,hiszen ha ujra kit6gitan6nk, rijra sz6thrizndnka spir6lt, akkor megint le kellene gySznia Casimirer(5t,igy nem kapn6nknett6 energianyereseget. A m6dszer joval tobbe tov6bbi hiirinyaaz,hogy azegyszerhaszn6latos folia elkeszit6se kertilne, mint a kinyerhet6 elektromos energia 6ra, tovitbbirnagyon nagy fesztiltsdgetnem tudndnk felhaszn6lnipontosan azdrI, merLa vdkony eles foliaspir6lon a csucshatdsmiatt a tolt6seknagyon gyorsansemlegesit6dnenek. Ha pedig gdzmentesv6kuumban vdgezndnka kiserletet, az tov6bb driryitanh az eg6,szfolyamatot. Mindenesetre elvi okok miatt erdekes a kis6rlet, de gyakorlatilaga fenti nehezsegekmiatt nem jon szitmititsba.A gyakorlatban- mint mar emlitettiik - nem az osszenyom6,hanem ataszito hatdst6rdemeskiaknazni. TESLA.BEDINI KONVERTER A 21. ill:,rin l6tszik a Tesla, Bedini 6s Miiller 6ltal kifejlesztettktilonleges kapcsol6s.(Ez a kapcsol6simegolddsszamizdatirodalombanterjed, a forrds nem megbizhalo.) Az alapelv az, hogyfeszilltsdgktildnbsdggelgyorsitsukfet a vezetdbenldvri elektronokat, mefi az a piciny terfogat is, amiben az eleklronok gyorsulnak,b6ven elegend6ahhoz,hogy energi6tadjanak 6t, 6s igy fesziiltsdgtobbletjelenik meg a vezetdkvegdn.Ha ezt a fesztiltsegtobbletet

VAKUUMENERGETI KA . AZ ENERGIAKICSETO US NLNPETVCI

-40UHz

kicsotol6s

A legegyszertibbTesla kapcsol6s:a vezet6kbengyorsulnaka tolt6sek A gyorsulds m6rt6kea kapcsolotulajdonsdgaitol mindenkikapcsoldrs utdrn. fugg. 6s a feszrilts6gk0lonbs6gtol lepnek mertcsakkisgyorsuldsok alacsony hat6konysdg0, Ezazelrendez6s hatdsfokapedig miatt,az akkumuldtortolt6s fel a kis fesz0lts6gkulonbs6g szint6nalacsony,nagyoka vesztes6gek. hanemelektronikus utonis meglehet A kapcsoldrst nemcsakmechanikus, azonnalmegjelenhogya bekapcsolds ut6na feszults6g oldani.L6nyeges, jen d;sne lassl felfutAssal. kicsatoldstki is lehet hagyni,s a feltolt6sgyorsasdgdn A transzformdtoros m6rt6k6t. lehetm6rnia kolcsonhatds a leszultsegviszonyokon

t[sec]

tIsec]

A megkovetelt fesz0lts6gfelfut6sHelytelenlefutdsigorbe, a lass0feszultokoz,igya v6eredm6nyea nagy gyorsul6sa s6gfelfutdskisgyorsuldrst pillanatAban. kism6d6kti. kuummal valokolcsonhatdrs kapcsoldrs

vALTozATAI zr. ABRR:A TESLAt<ApcsoLAS

valamilyen modon kicsatoljuk, peld6ul transzformiitor segits6g6vel,akkor ezt a feszriltsegtobbletet kdzvetleniilfelhasznalhatjuk. Leteznek olyan megoldiisokis, ahol akkumuldtorokatkapcsorgatnakegymdshoz, mdghozztta kovetkez6m6don: negy akkumul6toresetdnaz egytk p6r akkumuldtort sorosankacsoljuk,a m6sik p6rtpinhuzamosan,6s ezeket a p6rokat egym6ssalmindig osszekapcsoljuk.igy a sorosankapcsolt p6r fesziiltsdgemindig nagyobb,mint a pdrhuzamosankapcsoltp6r6. A kapcso l6sok kozbenfell6p6fesztiltsegktlonbseg 6ramimpulzusteredmenyez a vezetekekben. Fontos ebbenaz esetbena kapcsolokmiikddâ&#x201A;Źse.A legjobb erre a c6rra a kozonsegesmechanikus kapcsol6 lenne, hiszen azzal nagyon gyors es meredek6ramimpulzustlehet elerniabbana pillanatban,amikor a kapcsolds letrejon, dsigy nagyonnagygyorsul6ssal elkezdenekmozogniaz elektronok. Hi$rinya a mechanikuskapcsolonakaz, hogy miikodtet6seenergi6tigâ&#x201A;Źnyel, kiilonosen, ha relekkel miikodtetjiik. Tov6bbi h6tr6ny, hogy nagyon nagy fesziiltsdgeketnem hasznrllhatunk,mert hamar 6tiitnek. Tehii 20,30 vos fesztilts6gfol6 nem igen lehet novelni azizemi fesziltseget,mert akkor a kapcsol6k beegnek.Elvileg lehet6seglenne elektronik6valhelyettesiteniezt a kapcsolot, de akkor az elektronikuskapcsol6kon athalad6 6ram esetleg jelent6s fesztilts6gcsokken6st szenvedhet,m6sr6szt a f6lvezet6sdi6d6k 6s tranzisztorok nem viselik a hirtelen keletkez6nagy dramlok6seket,esetleg tonkremennek. Ennek a kapcsol6snaktovAbbihitrrtnya az, hogy akkumuliitorokkal dolgoznak,melyektdltesenem 100%oshatdsfoku.Ez azt jelenti,hogy mind a tdltdsndl, mind a kisiilesndljelent6s energiaveszteseg keletkezik,ami fiigg az akkumuldtor eletkordtol.Teljesenuj olom akkumuldtorokn6l,vagy nikkel-kadmium akkumul6toroknal ez a vesztesegkevesebb,mint egy regota haszndlt akkumul6torn6l.Egyik esetbensem lesz azonbanvesztes6gmentes a tdltes-kistilesifolyamat, 6s ez az egeszeffektushat6sfok6tnagym6rtekben lecsokkenti. Alapvet6 probl6ma, hogy a kicsatol6shoz magasfrekvencia kellene,hiszensokszormegismâ&#x201A;Źteltgyorsitdsnagyobbenergianyeresdget ad. Ekkor viszont az akkumul6torokhatdsfokarohamosancsokken,mert egyen6ram esetentolthet6k csakj6l. A fesziiltsdgert6keenn6la rendszernelcsak n6hdny V tgy a gyorsulAs,s ezerl a kicsatolt energiamennyisegalacsony. Ezeft ezek az egyszedirendszereknem gazdasdgosak, er6sen k6ts6gesa miikod6k6pessdgr.ik. Erdemeslenneazakkumuldtorokathelyettesitenielekt-

TERTECHNOLOGIA

106

VAKUUMENERGETIKA- AZ ENERGIAKI CSATO LASALAPELVEI

eloid6zhet6,hogy a nyom6ses6smegfordul6s nem a folyadekaraml6sellen dolgozik, hanem segiti a folyadek mozgtrsirt.A Schaubergerelven alapul6 spirdlis csovekbena feljegyz6sekszerint ezt sikeriilt e16rni,Schauberger energi6t vett ki. IJgy vegeztea kiserletdt, hogy a gyorsan araml6 folyad6k m6gnesesmez6ben mozgott, igy magnetohidrodinamikaielveket lehetett haszn6tni. Sajnosez az elv tobbe-kev6sbe a miiszaki legend6khomaly6ba tartozk, nagyon kevds adatunk maradt meg rola (lAsd [45] irodalom). Az6rt is erdekesez a rendszer,mert mechanikusuton erjrik el a kicsatoldst 6s tisztiln mechanikusrendszerrel eziditig nem tal{lkoztwk. Ez sem az, mert a vaben lev6 polaros molekuldk alkalmasakarra, hogy - legaldbbis kism6rt6kii - kolcsonhatdsbalepjenek a v6kuummal, es ioniz6lt esetben protonok, esetlegelektronok is lehetnek az iramltsban. A keresztmetszet folyamatos csrikkentesenekmegvalaszt6sevalel6rhet6, hogy folyamatos gyorsuldsalakuljonkt az firamlitsikeresztmetszetben. A kialakul6kiilonleges turbulencia meg segitheti is a helyi gyorsuldst. Mindezek ellendre az elv meglehet6senkevesseismert 6s egy6lta-l6n nem bizonyitott,hogy val6ban energi6t tudunk nagymdretekbenkicsatolni.

ArralAnos rApAszrALAToK rEszUut<Rl.lp.lR zz. ABRn:A sCHAUBERGTR

j6va1nagyobb rolitikus kondenzatorokkal,hiszenazok kapacitdsaelegnagy, dolgoznak' A vesztes6gekkel kisebb is elbirnak, es viszonylag feszi.irltseget energia kinyerhet6 a igy es tartani, lehet kondenz6torokatnagy fesziiltsegen j6saga szab6kapcsoloberendezes a elvileg nagyobb lehetne. Itt kizar6lag kiserlenne 6rdemes taldn prob6lt6k ki, figamatot.Eztmegnem wiua letileg is ellen6rizni ezt a lehetoseget. A SCHAUBERGER ELV feltalal6k viktor schaubergerketsegtelentila legintuitivabb 6s legerdekesebb erdekes nagyon meg' halt 1957-ben aki koz| tartozk. Az oszttiti m6rn6k, folyad6koknal alamlo csovekben sziikirl6 jelens6get vett 6szre: art, hogy helyzet is e1erhet6,hogy a nyomdsesdsminimaris legyen,s6t olyan kritikus

Az eddigi rendszerekbenazt l6ttuk, hogy mindenritt valamifelegyorsultis, illtalthlJ;antoltdsgyorsitds 6llt a tapasztalt effektus mogott. Ezeknek a rendszereknek azonban mindegyikiiknek volt valami technikai, technologiai probldmdjuk, ezertsem terjedhettekel. A IlL rdszben- az iitalitnos g6ptan r6szben - azonban ismertetni fogjuk azokat a technikai megolddsokat, amelyeketszabadaknaztattak, 6samelyekjoval 6rettebbekmtiszakilag.Ahol esetlegesmeresieredm6nyekis rendelkez6sre6llnak, ott kozlik, hogy milyen hat6sfokkalmiikodnek ezeka szerkezetek.

III. RESZ

ENERGETIKAI TARGYKoRBEN SZABADALMAZTATOTT

LINEARISMEGOLDASOK A t6m6tj6l ismer6 szerzSkszerintkoriilbeliil 200 olyan szabadalmatadtak meg, ahol nagy val6sziniisâ&#x201A;Źggelv6kuumenergetikaimegold6st hasznalt a feltal6l6. Ennek csak kis tored6ket tudjuk itt bemutatni, s azt is foleg Val6szintilegenneltobben kdszitettekilyen szerangolsz6sznyelvteriiLletr6l. kezeteket,vagy - kisfrletekb6l kiindulva - tervezhettekvdkuumenergetikai megoldasokat. A szabadalmaknala feltal6l6 nem koteleskiterni a felhasznaltelvekre,csak a gep felepit6s6tkoteleskozolni ugy, hogy elvilega dokumentumok alapj6n m6s is meg6pithessea talflmanyt. Perszeminden felta16l6igyekszikannyi fontos technol6giai 6s iizemeltetesiparamdtert elhallgatni, amennyit csak lehet, hogy a tal6lmanyhozkapcsolod6know-howmin61ertekesebblegyen. nem tudja iizemeltetni. Ekkor hi6ba 6piti meg az erdeklod6 a ta161m6nyt, Ebbe a leirdsba elsosorbanazokataz elerhetoszabadalmakatvettiik be, amelyekn6ll6tszanak a vakuumenergetikaielvek, s van esely arra, hogy mrikod6kepeseka szerkezetek.Ahhoz, hogy egy tal6lm6ny szabadalmat kapjon, nem feltetel, hogy a kesziilek hasznalatagazdasagos6s piackdpes legyen.Ezert nem biztos, hogy az osszesitt ismertetettszerkezetpiackepes. Minket most els6sorbanaz elvek erdeketnek,a technol6giai reszleteket egyâ&#x201A;Źgy e1vn61lehet m6g csiszolni,javitani. Ilyen reszletkerdesekkelezert nem foglalkozunk,c6lunk az alapdtletismertetdse. Jelent6selter6seklehetnek egyesorszhgok szabadalmielj6r6saisor6n' hogy a benyrijtott dokument{lt szerkezeteket Nem kovetelikmeg 61ta16ban, miikodes kozben is megmutass6k,e16gha a vizsg616kugy velik a dolog szerinttik miikodik. Ez percze eros szubjektivitast jelent, elcifordul igy e nem kapott szavitatott t6makorben t$bbszor is, hogy miikod6 ta161m6ny badalmat,de a forditottja is. A feltal6lok ritk6n emlitik, hogy a kesztil6knek milyen mrikod6siparamdtereivannak, s azt m6g ritkdbban, hogy az energiakonverzi6hatekonysagamekkora - ez v6dekez6sis, mert nem minden vizsg6l6ad meg olyan szabadalmat,ahol a hatfsfok irasban egy6rtelmiien kozolt ertdke 100%folott van.

SZABADAWAZTATOTT UNEARISMEGOLDASoK

109

A kovetkezrireszben tehdt csak a legfontosabbelveket ismertetjrik, a szabadalom nehany (nem osszes)6br6j6nak felhaszn6l6s6val,s azzal a megjegyzessel kiegeszitve,hogy hol l6p(het) be a vdkuummalvalo kolcsonhat6s. A felsoroland6taldlm6nyokj6 resze a gyorsul6sosspektrumeltol6st haszn6lja,j6l lehet, egyik sem mondja ki ezt, valosziniilegaz6rt, merr nem ismerik az effektusletet, sot a feltal6l6k zome meg a v6kuumenergiafogalm6t sem ismeri, b6r a gyakorlatbanl6thattitk, tapasztalhattdkhatrlsdt. A gyorsitdssegits6g6vela v6kuumbol kicsatolt energiarandom jellegri, ezert koherenssekell tenni az eredetileginkoherens mozgitst,hogy hasznositani tudjuk. Mig a gyorsit6stegysegesen megtal6ljukvalamilyenformdban, a koherenciatechnikai megval6sitdsam6s 6s mas az egyesfeltal6l6kn6l, s ezek elemzl,seigen tanulsdgos. A felsoroland6megold6sokbana latszolagosenergiatobbletetelektromos fesztiltsdg,impulzus,h6, vagy ezekkombiniitformlfiitban iihtjirkelo. Egyes taldlmAnyokbantobbszorosenergiakonverzi6 is megfigyelhet 6. Ezek az avatatlankonsrrukt6rsz6maraostobasdgnak ds drthetetlennektiinnek, de konyvem I. es IL reszeismeretdbenmdr nem lesznekerthetetlenek. Az ismertetesv6gen majd az elvi miikod6sek alapjdn rendszerezzik a k6sztldkeketegytitbltnatban.A bemutatottmegold6soknem sziiksdgszenien 100%feletti hatekonys6guak.Ennek lehetnek elvi 6s gyakorlati okai is. Ahol ismert, megemlitjiik a hat6konysdgiadatokat. olyan megolddsok is erdekeseklehetnek,ahol a mtikod6 peld6nyokhatdkonysdganem 6rte el a 100%-ot.(Hatekonysdgalatt a kinyert, hasznosithato munka/befektetett munka h6nyados6tertjiik. ) A gyakorlatbanpeldaul a termikus fogamatokat is hasznill6 eljar6sokndl kortilbeliiLl200%oshat6konys6gfelett van gazdasiryTjelent6s6ge eryâ&#x201A;Źry megold6snak mert ha a befektetettmunkap6ld6ulvillamos munka,a kinyert pedig ho, akkor gondolni kell arra, hogy a befektetett munka val6j6ban 20-40%os hat6sfoku termikus kdrfolyamatbol szilrmaztk.Ha abefektet6soldal6n ezt is figyelembevessziik,akkor a valodi hat6konys6gkonnyen 100%alii esik. Krilon kerd6sa konverterek 6r6nak,s a berendezdstizemeltet6sikoltsegeinekmegteriiLl6se. Ezekkel a gazdasiryikdrd6sekkel most m6g nem tudunk foglalkozni, hiszentizemszeriienm6g egyik k6sziil6ksem miikodik. Az ismertetend6eliirdsoknii az 6br6k sz6moz6samindig az adott lalal many eredeti thriinak szhmozisara6ptil, igy az eredetiszabadalomelolvas6sa,meg6rtesem6g egyszeriibblesz.

TERTECHNOLOGIA

110

U . S .P a t e n t S e p . 2 0 , 1 9 8S8h e e3to t5 4 , 7 7 2 . 8 1 6

A SPENCEENERGIAKONVERTER Geoffrey Spence 1988-bankapott szabadalmat(4,772,816 szdm alatt) az USA-banenergiakonverterere. Spencealapotlete a kovetkez6:gyorsitsunkfel toltest (celszertienelektront) vdkuumkamrdban,es az igy megnovekedettenergi{ju elektront lassitsuk le fgy, hogy energiirjifi egymagaspotencidlonl6vo elektr6dnakadja-le ugy, hogy mozgdsi energidja a lead6skor a leheto legkisebb legyen. Igy nagyfesziiltsdgriegyendranhozjutunk, 6s a negativ elektrodon h6energi6hoz is. Az l. ibrinlitthatoraizonfeliilaezetben l6that6egyfelgyorsitottreszecske pirlyhja.A6os hengerbez6rt, teljesenlegritkitott terben az itbrinameroleges m6gnesesterer6ss6gvan.Az elektron a l2-essz6mu pozitiv â&#x201A;Źs lGes sz6mu negativelektr6dAkkozdtt fog mozogni a mdgnesester hat6s6ra.A mdgneses terer6ss6getugy kell meghatdrozni a belepo sebessdghezk6pest,hogy a null6hoz kozelitsen. radi6lis es tangenci6lissebess6ge sebesseg permanens m6gnesekkellehet megvalositaA m6gnesesteret c6lszerfen az oldalnezeti, metszeti feltiintetve ni. s a 2. d./lrrina 24-esszitmmalvannak j61 gytirti 10, l2cs elektroda alaku a kdt rajzon. Ezen a metszeten l6tszik ahov6 becsap6dnak elektr6da, lesz a negativ rajza,melyekkoztila belso 10cs a lassitottelektronok. A felgyorsultr6szecskerenlgy er5 hat: a centrifug6liser6 kifel6 hajtja, a Lorentz er6 befel6, az elektromosfesziiltsdgkiilflnbsegb6lered6 er6 kifel6, okozo tag (L) is. 6s lesz egy sug6rz6sivesztes6get ') ffiel-

centrifug6lis er6

+ Lorentz er6

L(a2)

elektromos a gyorsul6sb6ladod6 sugdrz6siveszteseg er6

Az m, 6s e- adott 6rt6kek,,B a gyakorlati konstrukcio iital behatArolt indukci6, v azadottgyorsitdsimodt6l fiigg,igy a maxim6li elerhet6 m6gneses E fesziiltsegkiilonbs6gkisz6mithat6.Az r be1s6elektr6dsugares a fesziiltsdgktilonbsegkozotti kapcsolatotis mutatja a fenti osszeftiggds.

U . S .P a t e n t S e p . 2 0 , 1 9 8S8h e e1to f5 4 ] 7 2 8 1 6

SzABADALMAZTAToTT uNEARtsvecomAsox 2 ol5 4,772,816 20,1988Sheet U.S.PatentSep.

/64I

: I nn4

A 3. 6bran lifihato m6don a 10csbels6elektr6dkore Spenceegy spir6lis rendszeralakri (nem szhmozott)elektr6dottesz,feltehet6lega tangencidiis sebess6gkomponens csokkentdsere. valojdban enneka spiralhill6naka kiils6 szelelesz az rbelso,ezzel aberendez6ssel elerhetci,hogy a bels6elektr6d6ra becsap6d6elektronsebesseg kicsi legyen.Ezhatirozza megugyanisa szerkezet hat6konys6g6t. A 4. ttbrin bemutatott modon tobb gyorsit6 is haszndlhato,hogy magasabb 6ramer6ss6get lehessene16rni. A keletkezettfesziiltsegktilonbseggel az emitter frit6kat6dmrik6dtethet6, de câ&#x201A;Źlszeriibbb emitter radioaktiv forrasokathaszndlni.A rendszer pozitiv toltâ&#x201A;Źsii r6szecskdketemitt6l6 radioaktiv anyagokra is haszndlhat6, csak kisebb hatekonysdggal. Az 5. irf:lramutat egyjavasolt gyakorlatifeldpitest,a pedig egytoroid alakri elrendezdst.(Ez utobbi gazdasigoss6ga 7. ibrJora eleve megkdrd6jelezheto,mert a t6ruszbanelektrom6gnessel kellenea m6gneses terer6ssegetelodllitani.) Spencenem ad meg parametereketa kesziilekdre,nem lehet tudni, hogy k6szitettc prototipust vagy,,deszkamodellt".

A BROWN.FELERADIOAKTiVBOMIASI ENERGIAATAUTiT6 PaulM. Brown 1989-benkapott (4,835,433szdmonlistdzott)szabadalmat az USA-banelektromosenergiadtalakrtojdra.Eza szabadalomegyeselemeiben haszn6ltaa fennmaradt Moray iratokb6l haszn6lhat6informaci6kat. Brown konverterekifejezettenradioaktiv,c6lszeriienB emitter (elektron emitt6l6) radioaktiv anyagokathaszn6lforr6sk6nt.Itt is megtortenik teh6t az elektron gtorsitdsa,s v6kuumenergi6valtorten6 kolcsonhat6s.Ez;trtanaz a feladat, hogy a nagysebess6gu toltes mozgdsi es elektromos energidjdt hogyan alakitsuk6t elektromos energi6v6. Brown a mozgo t6lt6s m6gnesesterdnek induktiv hat6s6t haszntija fel az energia kicsatoldsara.A talalmdny alapvet6enegy rezg6kor,ahol a primer tekercsen inhalado tolt6sek 6ltal keltett m6gneses ter energiitjitt indukci6 segitsdg6velfesztilts6gg6alakitjuk, majd azt (egy transzform6torral) magasabb fesztiltsegretranszform6fuk. A nagyobbhat6konys6gkedvdert afeltalii:Jor ezonins 6ramk6rok haszniialifi j avasoI a.

SZABADALMAZIAToTT UNEARISMEGoLDASoK 1ol4 4,835,433 U.S.PatentMay 30,1989Sheet

r''

F F

c - l

U.S.PatentMay 30,1989Sheet 2 0f4 4,835,433

Fig. L

9f4

r1 lr> r

l \

Fig. 2 . 30,1989Sheet3 o f 4 4,835,433 U.S.PatentMay - a - 45

F i g .4 .

115

Az l. t$rin ldtszik a rezgokor elvi rajza.A becsapodogyorsitott toltdtt reszecsk6ka 7-seljelzettforr6sb6lindulnak, sigy az 5-osszekundertekercsben feszriltsdgetinduk6lnak. Ebben a megolddsbannincs igazi primertekercs, a primer md.gneses tere itt a mozgo rdszecske6ltal keltett m6gneses t6r. Az 5-6sszekundertekercsbena becsapodas,azaza reszecskemozgilsa 6ltal generaltm6gnesest6r osszeoml6sa, eltfnese ut6n keletkezikfesziiltsde indukci6 utjdn. Enndl a megold6snii a Lentz torveny 6ltal keltett ellenindukci6ugyanis fekezi ugyan a rdszecsket,de nem hatekonyan,jelent6s mozg6si energia marad mdg a becsap6ddskor. Brown megold6sdndlteh6t mindenkeppenkeletkezikh6, nem tudja elektromos energi6v6alakitani a rendszermozgdsi energi6j6t.Mivel radioaktiv anyagothaszndlBrown forr6skent,ezertiilandoan hriteni kell a rendszert. Ha csak egyâ&#x201A;Źgytoltott reszecskecsap6dnabe, akkor a mer6legesbecsap6das kivdteldvelmindig indukdlodna inam a primer rezgcikorben.Nagy r6szecskesiiriisegek esetdnazonbana keletkezom6gnesesterek ki is olthatjdk egym6shat6s6t,de Brown ezt nem emliti h6tr6nykent. A random jellegu emisszi6 miatt a primerkor frekvencidj6tsem lehet stabil 6rt6kentartani, nagyon magaslehet az 6rteke. Az l. ibrinlifihato 9-estekercsegyval6di transzform6torprimer tekercse, s ez a l3-as szekundertekercsbenm6g magasabbfesztilts6getinduk6l. A I l-es jelii el1en6ll6sa rezgokiir ohmikus tagjft jelkdpezi. A l7-esellen6ll6s jelkepezi a hasznosohmikus kiils6 terheldst. 42. itbrdn ldthat6 a tekercselesek6ltal6noselrendezesekeresztmetszerben. Kdz6pen van a 7-esforrds tobbfelehasad6anyaggal elk6szitve.A hasad6s sor6n keletkezett2-seljelolt reszecskekaz 5os tekercsbenfesztiltseget indukdlnak. Az 5os tekercs sorosanvan kotve a 3-askondenzifio:.:l:al, hogy a rezg6k6r miikod6kepeslegyen.L6tszik, hogy t6bb transzform6tort is el lehet helyezni a forriis kortil. A l3-asszekundertekercssorozatot Brown a 2les tekerccselm6g sorba koti a jobb fluxus hasznosit6srem6nyeben. A 4. i,ft.rinlilthato m6don van elrendezve8 darab l5-osszdmritranszformator, s ldtszik a 7cs radioaktiv forrds osszet6teleis. Beliil egy rildiumb6l kesziilt tii van, 39cs, ezt a 3lcs szdmut6riumgyiirii veszikortil, melyekben a 33-assz6muurdngyiiriiket helyezikel. Az 5. irbrin a kdsztil6khosszmetszete l6that6, a tekercseldsekkel 6s vasmagokkal egyiitt.

116

TERTECHNOLOGIA U.S.PatentFeb.17,1e76 3,939,366

Ezt a rendszert Brown megepitette,miikodik, es 6llit6sa szerint nagy teljesitmenyeketad le. A szabadalomszerint egymilliCurie intenzit6sur6dium, 200 g ur6nium ixal23 Amperes dramotkap 400 V fesztiltsegen es 100g t6rium felhaszn6l6s es 86 kHzcs frekvenci6n.Ezenkivtl jelent6s mennyis6giih6t is termel az egyseg.Ezen adatok alapjan 61htjirk,hogy 100%-ndlmagasabbhat6sfokua nem ismeretesek,az adatokalapjdn rendszer.Tekintve,hogy a hovesztesegek nem lehet kiszdmitani a hatdsfokot. Vdlhet6,hogy Brown sem emlit a szabadalomirott resz6benegy fontos dolgot: hogyan teszi a kisug6rzottr6szecskekaraml6s6tolyann6,hogy tangenci6lissebess6gkomponense legyen.A 4. itbraki5zepen,a sug6rz6testbe v6gva mutat egy, a Spencef6le megold6sbanis szerepl6 spirdlis alaku bev6g6st- erre a leir6sbanviszont nem hivatkozik. elmondhat6,hogy Brown taliimfinya b6r miikod6k6pes, Osszegzesk6nt nem igaz6nv6kuumenergetikaieszkoz,s a radioaktiv forrds miatt nem is kornyezetbar6t.Elterjeddseez6rt nem vhrhat6. Moray tal6lm6ny6nakuto lagos megdrt6sehezviszont segitsegetnyujthat, mivel radioaktiv forr6st es rezondnsdramkorokethasznal.

FELvEzET6S

F i g .1 .

! I

l+++TlTTTf-

Fig.3.

ELEKTROMOSENERGIAKONVERTER YasuroAto 6s Soji Miyagawa l976ban kapott (3,939,366 sz6m alatt lajstromozott) szabadalmataz USA-ban egy radioaktiv energidrtkozvetleniil elektromosenergi6v6konvert6l6eszkozre.A tal6lm6ny mint viikuumenergetikai eszkoznem jelent6s,pusztdn azdrtkeril ebbea gyiijtemdnybe,mert egyjelent6s mdgneseselvet haszn61,ami Moray tal6lm6ny6n6lis szerepel. A kesztildknekcsakezaresze erdekessz6munkra,ezertrciden ismertetjiik ezt a taliilminyt. Az alapeffektus 6s elrendezesaz l. itbrhn l6that6: ha egy radioaktiv forr6sb6l â&#x201A;Źrkez5 toltdtt r6szecsk6kfdlvezetobecsap6dnak, akkor ott az atomokat ionizilJvaelektron-lyukp6rokat hoznak l6tre. Germ6nium, szilicium, vagy InSb, GaSb, InAs, PbSc felvezet6ketc6lszerti haszn6lni, mig forr6sk6ntcr sug6rz6izotopokat, mint pelddul Po2l0, An241,Pn238.A tdlaz abra sikj6ra merolegesm6gnesesterrel v6gezt6sszepar6ciotaz l. irft:.riln

Fig.2.

F i g .4 .

13 t7 l1v 11 15

15 6 15

118

TERTECHNOLOGIA U.S.PatentMay 21,1991 Sheet l of38 5,018,180

ziik, a Lorentz er6 hatisira. Az elektronok a 2-eskat6don, a pozitiv lyukak j6 hatdsfokulegyen, a 3-asan6donJelennekmeg.Ahhoz, hogy a szeparfucio jelolt mindket elektr6dn6lkell egy l-gyel semleges, besug6rz6sndlktili zon6t hagyni. A 2. ihrin 16that6a konverter egyszeriielrendez6se.A 4cs felvezet6a 7-esmtianyagtdmasztdkra van helyezve, s ezt a 6-osmdgnesfogtrakozre.Az 5-osforr6s a m6gnes felett van, s a 8-asszdmu r|zdobozba van zLrva az egyseg.Az ilramot a 9, 10-eselektr6ddkviszik ki. Egy 10 mCi (milliCurier) intenzit6suPol6nium forras felhaszntlitsinal,4800 Gaussterer6ss6grim6gnessel,5 mmes elektromosp6lust6vols6gnal a kivett te[esitmeny3 ' 10-6W azaza konverzi6hat6konys6gakori.ilbeltil 1,4%. A forr6sok 6s fdlvezet6kc6lszeriibb elrendezdsetmutatja a 3. itbra, igy nagyobb6ramok 6s teljesitm6nyekerhet6k el. A 4. 6br6n egy szegmenssor polusai.A 14-esa konvertertest,a 16-os6s l6tszik,ahol 11, 12 a mAgneses yillamos a lTcs szigetel6reteg. A 15osjelii anyagbanvan a radioaktivforr6s, mely egyszerremindkdt oldaldn lev6 konvertertis besugdroz.Ilyen elrendezessela hat6sfoknovelhet6,de 1,8%lo16nem emelkedett,6s a teUesitmdny semhaladtameg a 3' 10-sW erteket.

Fig.2. i

roMM

F i g .1 .

U.S.PatentMay 21,1991 sheet 2 ol38 5,018,180

MAGAS r6rrEssrin6sEcU ENERGIAKONVERTER (az 5,018,180 KennethR. Shouldersl99l-benkapott szabadalmat sz6malatt listdzott) energiakonverterere. Ez ataliimttny m6r kifejezettenv6kuumenergetikaikonverter, afeltaliio hivatkozik is Boyer6s Puthoffcikkeire, a v6kuumb6l tort6n6 energiakicsatolds lehet6s6g6re,avil16mokesa gombvill6mok megfigyeles6b6lnyert tapasztalatokra.SajnosezLa szabadalmatcsak igen hi6nyosanlehet ismertetni,mert a leir6s h6rom konyv terjedelmii,majdnem 100 6br6t 6s 1300 feletti alkatreszrajzottarlalmaz. Kifejezettenelektronok nagymertekii gyorsitds6nalapul, a kozolt adatok gyorsitj6kaz elektronokat szerintkoriilbeltil l0-la secalatt 2 kV fesziiltsdggel kdriilbeliil 0,1 c sebessegre. A fesztiltsdgimpulzus e1ej6ntehdt l0l8 - 1020 m/s2 nagysdgrendbenmozoga gyorsul6s,ami mar jelent6s spektrumeltolo ddst okoz m6g akkor is,haaz 6lland6 gyorsul6sosszefiigg6sdvel szamolunk. Ekkor a spektrumeltol6d6sbolszAtmazoldtszolagosh6mersâ&#x201A;Źkletemelkedds

SZABADALMAZ|ATOTT UNEARISMEGoLDASoK U.S.PatentMay21, 1991Sheet 17or385,018,180 564

554

562

572

tro

556

5a2

566

Fig.5O.

624

6t6

602\

628 604 614

626

6J6

634

Fis.52.

F i g .5 3 . U.S.PatentMay 21,1991Sheet 3 or38 5,018,180

to\

-^oi "$t@

ril

-!.ill-" b

Fig.10.

F i g .9 . F

a II. r6sz (56) osszefiiggese szerintr 103- 105'C nagysdgrendet 6r el. Ez jelent6s mar rendkivtil elterds az inerci6lis es a gyorsulospektrum k6z6tt, de shoulderstal6lm6nyameg egyparamdterdbenkiilonleges:rendkiviil nagy toltâ&#x201A;Źssfiriis6gekethasznal.A tal61m6nyaz6rtis figyelemremelt6, mert nagy kis6rleti tapasztalatvan mogotte, s a megfigyel6sek,mer6sekeredm6ny6ta feltal6l6 kozli is. A nagytolt6sstiriisegetaz l. ibrinlitthat6 csucsoskatoddaleri el, melynek oldalnezetea2. itbrdnlifihato. Az effektusmegval6sithatoa 3.6br6n kozolt konfigurdci6val is. Az effektust megval6sit6szerkezetkismeretri, n6h6ny millimeteres nagys6grendii,es technikai nagy vdkuumbanmiikodik igaztn j6l. A tal6lm6"nyhasznositjaazt ajelenseget,hogy a kistil6sekvon ala,pirlyilja koveti a dielektrikumokat, s ak6r bonyolult pitlyikat is le tudnak trni. A2. itbrin a 16 sz6mu ker6miaszigetel6tkeriiLlimeg az elektronok csoportja, hogy a l8-asjelz6foli6t 6tiitve a l4-esgyiijt6elektrodra,anodrajussanak. Shoulderskiserletei sor6n elvilegis fontos felfedez6sttetl 6szrevette,hogy nagy tolt6ssiiriisegesetdnaz eleltronok telesen szokatlanm6don csom6kat, llasztereket (cluster) alkotnak, s ezek egy darabig megmaradnak,a kozti.ik felldpo taszitoer,Snem loki szet 6ket. A feltalal6 ezeketacsom6kat Electrum validum-nak,er6s,egyesti{telektronoknaknevezleel, s EV-veljelolte.Av6kuumenergetikaeffektusainakismeretenelktil aligha lehetne ertelmezni ezt a megftgyel6st, ugyanis elektronok kozott nem 16p fel er6s kolcsonhat6s, csak a protonok esneutronokkozott. A megfigyel6sekszerintaz EV csom6k 6tm6r6je I pm, azaz ezredmillim6ter koriil van, de egy nagysdgrenddelkisebb is lehet. Altaldban = 10I I darabelektron van egyklaszterben,de minimum I 08darabnak kell lennie. Ezertnevezta feltalal6 ezt mikrogombvillamnak,bar a hasonlosdg tobb ponton is feltiletes.Ezeka csom6k,klasztereknem eryedriljelennek meg, hanem csoportosan,a feltalal6 megfigyeldseiszerint egy kor ment6n, mintha eyurii ataku gyongysorbalennenek rcndene. Haladaskozben ezek a gyunik kovetik egym6st,s igy nagy toltdssiiriisdgetlehet e16rni.val6szintisithetci- bar a feltalalonem mondja ki -, hogy a casimir er6lehet a felel6sa klaszterekkialakitas6ban,hiszenkis tavolsagoknalertdkenaryobbleheta sztatikustaszitasnal, mivel az elobbicl/,mteazut6bbi clP-telarinyos.A feltalaloszerinta v6kuumtdrben marad6kevespozitiv ion nem sokatsegita klaszterekstabilizaci6jiban. Ez a jelensegcsak hegyescsucsokkortil alakul L,t, ez6rt fontos, hogy a csfcs ne melegedjen,vagy ha elpdrolgott,akkor uj csuccsalhelyettesitstik. Shouldersezt a technikai feladatotugy oldotta meg, hogy folyekony f6met

TERTECHNOLOGIA

vitt a csucsra(4. ihra,42es bevonat).A folyamatosfoly6konyfem ut6np6tl6st az 5., 6. itbrdn bemutatott m6don oldotta meg. igy pelddul higannyal lehet bevonni eztistot vagy molibdent, de bevonatk6nt6n, 6lom vagy gallium-indium keverekis megfelel6.Magasabbh6m6rsdkletn6l,900 'C kortil wolfram csucsrab6r-oxidkenhet6.Ezek miatt perszepozitiv ionok is keletkeznek,de ezek szepar6torelektr6dokkal elt6volithatok. AziW el66llitott EV klaszterekjol ir6nyithatoakszigetel6kment6n,ez6rt tobbf6le celra felhaszn6lhat6k,p6ld6ul becsap6d6sukf6mt6rgyba er6sen lokahzitlt rdntgensugarakatkelt. (Ezzel itt most nem foglalkozunk.) Shouldersprobl6majais az, hogy a felgyorsitott,a kornyez6v6kuumfluktu6ciok miatt m6g 6ssze is nyomott klaszterek energidjdt hogyan lehet kicsatolni,elektromos energi6v6alakitani. Az egyk megold6s,amit javasol,az 50. ihrdnlt.|,hat6, a Brown szabadalombol m6r ismert elv.Az 56Gaselektr6dbol kiindulo klaszterekaz 564-es szolenoidbelsejdbenhaladnak,s a tekercsbenfesziiltsegetindukdlnak,majd becsap6dnakaz 562+skat6dba.B6rmelyformdbanis tortdnik a hasznositAs, az 566osvagy 570cs munkaellen6ll6sokonkeresztiilmunk6t vegezatolt6s. Igy a tekercsb6ln6hdny kV nagysigrendri es neh6ny kHz-es frekvenci6ju dramot kapunk, mig a becsap6d6elektrodon egyenfesztiltseget, h6t es - a fdkez6sisugarzdsmiatt - rontgensugarz6st. Shouldersm6g ket m6sikeljar6st is kidolgozott a visszanyeresre, de azok semjobbak. Az 51.i$rinlilt,hat6 megold6sn6laz 588 sz6mutekercs segits6gevel 6ri ezt el, az 53. dbrrin l6thato megold6sn6lviszont szigeteloreszereltkoncentrikus elektrodokkal(624, 622). Shouldersnem adta megaz egys6genk6ntkinyerhet6 energiam6rt6ket. L6ttuk, hogy Spence6s Brown megold6s6n6la kicsatol6sjobb, nagyobb hatdkonys6guvolt, kisebb gondot forditottak viszont a toltesgyorsitisra. L6tszik, hogy Shouldersez utobbit oldotta meg j61, igy a felsorolt h6rom tal6lm6nykombindci6ja egyiparilag is haszn6lhat6megold6steredmdnyezhetne, de ebben meg sok fejleszteskellene. H. Puthoff magdninform6ci6iszerint a Shoulderstal6lmdnyhatdkonys6ga 40-szeres,de az izemeltet6ssel(p6ld6ul a csucsokformdj6nak megtartAsa, a kicsatoldsbiztons6ga)m6gvannak gondok. Viszont a kdsziil6km6gjelentosen fejleszthet6.

SZABADALMAZTATOTT UNEARISMEGOLDASoK

123

PULZAUTKAPAcITASKIsUT6 VILLANYMOTOR Edwin Gray 1975-benkapott szabadalmat(3,890,548 szam alatt) plulz(tlt kapacitdskisiit6rendszerere.Gray a v6kuumb61torten6 teljesitm6nykicsatoldst ugy oldotta meg, hogy nagyfesziilts6grefeltoltott kapacitdsokategy l6grdsenkeresztiil kisiitott, s a teljesitmenytobbletetrdszbenvillanymotor hajt6s6ra,rdszbenakkumul6tortoltesrehaszniita. A rendszerneknem ismeretesa kicsatoldsihat6sfoka,az ebb6l a szempontb6l l6nyegesreszegys6gek feldpitesenem ta16lhatomeg a leirdsban. Ez az a know-how,amit Gray nem akart nyilv6noss6grahozni. Ezert nem is 6rdemesvele reszletesebbenfoglalkozni,hiszen pont ez lenne a taliimdny ldnyege. A leirds aprolekosanfoglalkozik a motor feldpit6sevel,de az 6rdektelen, mert nem ter el alapvetoenaz ismert villanymotoroktol. Az l. itbrdna kondenzitortolto 6s-kisiit6 rendszersematikuskapcsol6sa l6tszik. Gray ugy tolti fel a kondenzdtorokat,hogy egyegyendramuforr6sb6l vett fesziiLlts6get ki- bekapcsolgal,s az igy keletkez6 virltoinamot feltranszform6lja. 18 darab 3500 V fesztiltsegiikondenz6torthaszndl,kapacitasukat nem kozli. A 2. irllrrin ldthato a teljes szerkezetkapcsoldsidiagrammja.A minket erdekl6 szikrakistilesirendszer a 17.ihrinlifihato, de olyan elnagyolt rajzon, 6s olyan rovid magyafinattal, hogy abb6l nem lehet rekonstru6lni a k6sztileket.Az el5z6 tal6lmanyok ismeret6benviszont ak6rjobbat is lehet tervezni.

ELEKTROSZTATIKUS TENNCIr6NrEN6

rELJEsiruErv el6Allinis

William W Hyde 1990-benkapott szabadalmat(4,897,592 szhm alatt) sztatikus generittorina.Ez ataliimany lenyegdbena Teslakapcsoldsjavitott vitltozata. A munkakozegltt is elektronokbol 6il, de itt nem v6kuumban, hanem szilard testben,vezet6benmozognak. A Tesla kapcsoldseset6n is vezetobengyorsitunkelektronokat,de a vezetoktekapcsoltakkumul6torok rosszhatdsfokaa rendszergazdasdgoss6g6t er6senrontja. l

PatentedLun.17,1975 Sheet 17of38 3,890,548

Jho'. -t

PatentedJ un.17,1975Sheet 17of 38

--{fun:/7.-r,, t3

J6t

{,,i /rf.J__1

-fikot 2

RorpR *ttthta6 AtrcL (.9reaxArs)

-rt/ta fi'

3,890,548

Elve a kovetkezo: az 1-es nagyfeszults6gLi elektrodokkozott forog a 2-es forgoresz, melyet az M motor hajt meg. A forgoresz tobb lamelldravan osztua, itt csak egyet rajzolunk be, a sematikus rajz a 2. AbrAnl6tszik. A 3-as 6lloresz szegmensekre van oszfua, igy a forgoresz neha eltakarja.llyenkoraz semleges lesz, mert mintegyFaraday-kalitkdba kerul. Ha tulhalad rajtaa 2-es forgoresz, akkor az 1-es elektrodok kozottifesztllts6g miatt0jra polarizalodika 3-as dlloresz,es igytdltesek mozognak,oszcillAlnak.Ezt az E egyenirdnyitovalki lehet csatolni. A taldlmanynalsok szegmens van, mindegyikhez tartozik egy egyeniriinyito aramkor.

semLnes

Lcnqe\

t 6L+6+t

A Hyde 6ltal javasolt param6terek a kovetkezok: - a 2-es forgor6szszegmenseinekszdma 240 - a 3-as dllor6szszegmenseinekszdma480 - fordulatszdm6000/min - kulso feszrilts6g 3OOOV - kimeno fesztilts6g602 V - kimenoteljesftmeny 22,9l{IV - bemeno teljesitm6ny2,4 K.IV - kimeno teljesitmeny20,5 KW

Az egyeniranyitonak az a feladata,hogy a tranziens,nagyfeszrilts6gri csucsokategyenir6nyitsa, min6lkisebbhiszterezissel, vesztes6ggel. A keszulekteljesitm6nye linearisanfrigg a szegmensekfeluletetoles a fordulatsz6mtol, valamint a kulsofeszultsegtol. Fontosszerepevana l6gr6sekm6retenek, ezekm6retez6se fugga leveg6 nedvessegetol is.

U.S.Patent Jan.30, 1990Sheet 1 of3 4.897.593

F i g .1 .

Fig.6.

\'i

.{lid 4-l'li tlri' F ,z/ l^

',/' I

3â&#x201A;ŹB

3eA I

/e6 { /

iW iq"

30,1990Sheet 3 ol3 4,897,592 U.S.PatentJan.

U.S.Patent Fig.2.

F i g .5 . a

ctttc ot- tlc a tlâ&#x201A;Ź^c6

146 )

Fig.3.

F i s .5 . b 7Z

r6 68 72 46

Fig.4.

130

TERTECHNOLOGIA

Hyde ugy segit ezen a problem6n,hogy elhagyjaaz akkumulatorokates egy vezet6benoda-visszamozgatjaaz elektronokatugy, hogy a vezetoket vâ&#x201A;ŹgdnviiIoz6, nagyfesztiltsegfelektrosztatikusteret hoz letre. A vdkuummal val6 kolcs6nhat6s,a gyorsul6sciklusonkentkdtszer tdrtenik meg, s a teljesitmenykicsatol6stegyenir6nyitokkal6s kapacit6sokkaloldja meg. igy nagyfesziiltsegiiviitakozodramhozjut, amelytetszdsszerint felhaszndlhat6. A szabadalmi1eir6s5. hasdbjanak28-32. sordban a kovetkez6ketirja a jelen tal6lmanymiikodo p6ld6nyinaazt tal6ltuk, teljesitmenyt6nyezoft5l:,,.A, hogy a rendszer kimen6 elektromos energiajdnak l}%-inii is kevesebb bemen6mechanikusteljesitmenlt igdnyel."A szabadalmiirat szerintteh6t a talahany teljesitmenytenyez6je (kinyert hasznosteljesitmeny/befektetett hasznosteljesitmeny)meghaladjaaz ezerszdzallkot.Ez6fi a megszokottn6l kicsit reszletesebben foglalkozunkezzel ataliimitnnyal, s kozoljiik az eredeti tal6lm6nyileir6s egyr6szâ&#x201A;Źtis, s6t a p6tlolagosanbeszerzett,atalitlmitnyban nem r6szletezettinform6ciokat is. El6sz6r ndznJk roviden a mrikdddsi elvet. A Hyde motor elektronok oszcill616sdn , rezgâ&#x201A;Źslnalapul. Az energ[aforr6sa a rezgbelektronok 6s a hipertdr kolcs6nhat6s6bolad6do rezond"nsenergia. A Hyde gener6tor mtiszakilagelektrosztatikusgener6tor,amelyneklegkenyesebbrdszea nagyfesziilts6gti, nagyfrekvencidsegyenir6nyit6. Lehetseges, hogy a rendszervalamelyfrekvencidnrezonanciiibahozhato. Nezziik Hyde eredeti szabadalmileir6s6naklenyegir6szet: TELJ ESiTM ETTYXITTYERES ELEKTROSZTATI KUS ENERGIAMEZ6AC'I KIVONAT Egy elektrosztatikusgener6torkiviik6l feltoltott elektroddi elektromost6r segits6g6vel ellent6tesel6jelii tolteseket induk6lnak a veliik szembenlev6 6ll6reszpdrok szegmensein. Az elektromosmez6benforgatott forg6r6szp6r a tdrer6 vonalakra mer6legessikban kifejtett 6rnyekol6hat6s 6ltal megv6ltozratjaaz egym6ssalszembenlev6 forg6 es61l6r6szkozotti tdltest megkot6 erovonalkapcsolatrendszert. A forgor6sz mozg6sa kovetkeztebenaz iiTorlszekben kialakul6 nagy fesztiltsegktilonbsdget egy kimeneti 6ramkor ugy alakitja 6t, hogy nagyobb aramot szolgfltassonkisebbegyenfeszriltseg mellett.

SZABADALMAZTATOTI UNEARISMEGOLDASOK

131

A TALAIMANY HATTPNTNFORMACIOI A talalmdny targyaelektrosztatikusmez6 energiitjdnakatalakitdsavillamos energiakinyerescelj6b6l. M6r kordbbr6l is ismertek a sztatikus elektromos teret konvert6l6 es hasznosit6 generdtorok (U.S. szabadalom 2522106; 3013201; 4127804, 4151409 es 4595852). A hivatkozottszabadalmak6ltal6banazinput mechanikaienergiajelent6s mert6kti konverzioj6vaI v iiasztjdk szet a tolte seket. Ezen taliim6ny lenyegeselemeolyan elektrosztatikusgener6toralkalmaz6sa,mely minim6lis mechanikusenergiabet6pl6l6saaran nyer ki villamos teljesitmdnytelektrosztatikusterbol. A TALALMANY OSSZTEOCLALASA Ktilso forrdsbol tdpldlt elektr6d6ka ellentetesel6jehi toltesek felvitelevel elektrosztatikusteret hozunk letre. Egy dielektrikumt6tartokkal elv6lasztottszegmensektelelldtott itlloresz korongp6rt helyezvea fenti t6rbe megkotjik az elektromos mezo iital induk6lt tdlteseket.A folytonos elektromostdrben az erovonalakrameroleges sikban nregforgatunkegy forg6reszpbrt, igy azokhelyileg meg:rttltoztatjitk az elektroditk6s az tiToreszkorongok kozott kialakult tolt6skapcsolatokat. Ezt a hattst a forgor6szenkialakitott, egym6shozk6pest eltolt vezet6 szegmensekhozzitk letre aziital, hogy az ii7or6,szkorongokatr6szlegesen le6rnydkoljak az elektromos tert61.A rotorthrcsdkon1ev6toltott fehiletri szegmensek az elektrodttk6s az induk6lt tolt6sekethordozo dlloreszekkozott kialakulo elektromosmez6ben az osszfehiletmintegy fel6t arnydkolj6k le. A rotortengelyreszerelt6sszekotrielemkiegyenliti a tolt6seketaz iillorcsz 6s a forg6reszkdzott.Az iilorlszen kialakulo nagyfesziiltseget egy kimeneti 6ramkor lereduk6lja6s alkalmassdteszi arra, hogy nagyobbdramfelvetelii, de kisebb fesziiltsegenmiikodo fogyasztotmegt6pl6ljon. AZ ABRAK ROVID ISMERTETESE Az althbi - sz6mos ndzeti k6pet tartalmazc: - itbritk, az azokon szerepl6 tdtelszamok,valamint a javasolt kialakitdsr6szletesleirdsasegitjelen tal6lm6ny meg6rteseben. L itbra:A tal6lm6nyenergiakonverziojhnakleegyszerusitett villamos kap csol6sirajza.

132

TERTECHNOLOGIA

2. trbra:Egy, az l. 6braszerint mrikodo elektrosztatikusgeneratorkialakit6s metszeti rajza. 3. es 4. 6bra: A 2. itbrin jelzett 3-3, illetve 4-4 metszetirajzok. 5.A es 5.8 6bra:A2-4.6brinvinolt k6sztileksematikustolteseloszl6si viszonyaitmutatja meg feliiln6zetbolaz 6116,illetve mtikodo kdsziilekn6l. 6. tbra: A 2. itbrhn v6zolt generdtorkimeneti aramkori rajza. A JAVASOLTKESZULEK KIALAKITIS RESZLETEZESE Az L ihlJordn lOes hivatkozasiszbmmaljelolve ldthatjuk a taliiminy energiahtalakttorendszerdnekv6zlatos rajzitt. Kiilso energiaforrdsbolellentetes polarit6sutolteseket felvive a 16 6s 18 elektrodalemezekrea rendszerben kialakul egy elektrosztatikus12, 14 mezo pir. Azaz a 16 elektr6daes a 20 iil7or6,sz kozott a 12 mezo, illetve a 18 elektr6da6s a 22 6lloresz kozott a 14 mez6jon letre. Az|lToreszek es az elektr6ddk kozott kialakult 12, 14 mezbt a kozos tengelyreszerelt - a tererovonalakra,valamint a forg6stengelyremer6leges- 24,26 rotorok forgat6sdvalperiodikusanfluktudltatjuk. Az l. ibravttzlatinakmegfelelciena rotorok kozotti mechanikuskapcsolatot a veltik azonostengelfli 28-asvillanymotor biztositja. A 12 es l4+s t6rb6l a 3Gashivatkoz6si szdmukimeneti 6ramkoron kereszttl energianyerhet6 ki, amint a 28-asvillanymotor meghajtja a 24 6s 26os forgoreszeket. Az l.6brdn l6that6 30 leegyszeriisitettkimeneti 6ramkorben ket di6dap6rt talalunk,a 32A, 328-t,valamnt a 34A,34B-t.Mindket di6dap6rbana diod6k elentetes polarit6suak6s egymdssalparhuzamosankapcsol6dnaka 20, illetve 22 itlToreszekegyik6hez. A di6dapdrokatkeresztirilnybana kiilso fogyaszt6katszimbolizdl636,{, illetve 36B el1en61l6sok kotik 6ssze,egym6shozpedig a 38A, illetve 38B kondenz6tortelepenkeresztriLl kapcsol6dnak.Ez ut6bbiak segitseg6vel reduk6l6dik a 20 6s 22 itllorcszekkozdtti fesztiltsdgugy, hogy lehet6v6teszi n agyobb dramfelvetehi kiils 6 fogyaszto titplitlitsttt. 42.,3. es 4. lbrak az l. ihrin vdzolt energiakonverzi6s rendszermegvalo sit6s6treszletezk.A 16es l8 elektrodakorongokfemesvezet6b6lkdsziilnek. Ezek a 40, illetve 42 tetelszitmufeltiletekenkeresztiil kapcsol6dnakegy kordbbanm6r emlitett - kiilscjfesziiltsâ&#x201A;Źgforr6shoz. A 16 elektr6da46 belso feliiletenlevo dielektrikumbanstabiliz6lt negativion toltesek halmozodnak fel. Ezzel a 18 elektroda 44 feltilet6n kialakulo pozitiv tolt6sek tartanak egyensullt.

SZABADAWAZTATOTT LINEARISMEGOLDASOK

Az energia |talaktto rendszerta 48 kiils6 hftzfogSaossze. Ehhez rogzitlk a 16 es 18 elektroddkat.A 2. ibrdnak megfeleloena 4Shhzban talafuk a 16 es l8 elektr6ddkhoz k6pest axi6lisan rlgzitett 20, illetve 22 6l7ordszI, melyekben az 50 es 52 csapilgyakhozzdkl6tre a kordbbanemlitett kozos forgdstengelyt.A meghajtott tengelyrecsapolt6ka 24, t17etve 26 forgoreszek 54, illetve 56 tetelsz6muf6mes vezetocsonkjait. A2. ihra szerinti megvaiositdsn6l a 28 motorb6l kijovo nem vezet6 anyagbolkesziilt tengely az 54 es 56 csonkokonkeresztirlhajtja meg azonosirdnyban es szogsebesseggel a kozds forgdstengelyremerolegesenszerelt - egym6ssalpinhtzamos - 24 es 26 forgordszeket,melyek koncentrikusakazelektr6daesalloreszt6rcsdkkal. A rotorok 60, illetve 62 agytrhoz- b6rmilyen alkalmasmodon rdgzitetl - 54, illetve 56 elektromosanvezeto csonkokon taldljuk az 6ll6reszekkel szembenezoes azokkal erintkez6 kefeszenienkialakitott 64, 66 karim6kat. Ezek feladata a 12 es 14 elektrosztatikuster tital a 20 6s 22 itlTorcszeken induk6lt ellentetespolaritdsszintkiegyenlitese.Amint az a 2. es 3. 6br6bol vildgosankitrinik, a 24-esrotor 6O-asagyreszeb<ilsug6riranyba n |gaznak eI az egym6shozkepesteltolt terero kapcsolatszabiiyzo szegmensek. Mindegyik (68 jelti) szegmensfdmesenvezet6 anyagbolk6sziil, s ezek 70-neljelzett feltileteahozza kozeleso 16elektrod6valszembenhelyezkedik el. A 16-oselektrod6nlev6 46 dielektrikum, valamint a 20 irlToreszkozott kialakulo l2 elektromost6r pozitivan tolti fel a 16elektrodixalszembenl,zo 70-esfeliiletet. A 68-asrotorszegmenseka 20-as61lot6rcsaegy rcszelledrny6kolj6k az elektromostertcil, ugyanakkora szegmensek kozotti 72 felld,leten a terercirvonalak akad6lytalanulhatolnak 6t. Hasonl6keppena 26-os rotor sugdrir6nyu74cs szegmenseita 76os l6gr6sekv6lasztj6kel egymast6l. Ez utobbiak koz6tt jon l6tre a l8-aselektr6da 44-gyeljelzettpozitiv toltesri felriletevalamint a22 ii7orl,szkozott a 14 mezo. A2. ihra szerint a26 rotor 74 szegmenseineka 18 elektr6da t6ltesselrendelkezo44 oldala fele n6zo feltiletdn egy dielektrikummal bevont 78 reteg ta161hat6. A fent ismertetett 68 rotorszegmensekkelanal6g m6don a 14 mezo 6ltal negativanfelt6ltott 74 szegmensekis le6rny6ko1j6k a 22 illorlsztdrcs6k el6l az elektromosrerer. A 16elektroddkrafelvitt 46 jelii dielektrikumvalamint a26ns rotorra felvitt 78 jelri dielektrikum reteg stabilizitlo szerepetj6tszik - megakaddlyozva ezzellrvenydramok kialakuldsdtes a negativ tdlt6sek szok6set.Az ir11o6s forg6reszek kozott kialakitott elektromos kapcsolat miatt minden egyes forg6r6sztoltesekiegyenlitetta vele kapcsol6d66ll6r6szt6rcs6val.

134

TERTECHNOLOGIA

Amint az a 2. 6s 4. 6brdb6l l6thato, a 2}-jelii itlloresz tarcsa tolteseket hordoz6 82 szegmenskoszonibol, valamint a szegmenseketelv6laszto80 dielektrikum tavtartokbol eptil fel. A 82 szegmensek 6s a 68 rotor szegmensek kozotti elektromos osszekotesta forgoresz54 jelzesti elemebiztositja. Hasonl6keppena 22 irlToresz 84 szegmenseiaz 56 osszekotoelemenkereszti.il erintkezneka forg6resz74 szegmenseivel. Kovetkez6skdppen a 82 es 84 iilorâ&#x201A;Źsz szegmensek elektromosanvezetof6mb6lkesziilnek.A 20-asalloresz minden egyes82cs szegmenseta 30 kimeneti dramkor koti osszeelektro mosan a 84 irlloreszszegmensekkel. A 48 hdzban rdgzitett 6llordszekkozpontositj6k az 50 es 52 csapdgyat,melyekenkereszti.il- ahogy azt a megvalositott taldlmany 2. ihrija mutatja - az elektromosanszigetel6anyagbol kdszi.ilttengely kapcsolodik az 54, illetve 56 elemhez.Mindegyik Alloresz korong toltott feliilete nagyobb,mint a vele kapcsolatbanlevo 24 vagy 26 rotorokon 1ev670 vagy 72 osszszegmens feliiLlet. A hivatkozott modellnel a toltott alToreszfehilet kdtszeresetadja ki a rotoron lev6 feliiletnek. A tal61miny 6. ibrila szerint a 38A 6s 38B kondenz6tor rendszer alkotta 30 kimeneti aramkor a 32A es 34A ellentetespolaritasu dioddkon keresztiil koti osszea 20 6s 22es allordszek82 6s 84 egymdssalazonospozici6ban elhelyezked6szegmenseit.Mindegyik kondenz6tor6ramkor tartalmaz egy olyan 86 kondenzdtort,melynek fegyverzeteirola 88 6s 90 ellentetespolaritdssalbekotott diodek vezetikel az alkalmasszintre hozott fesziiltseget6s Iirplitljitk a 92 es 94 termtnirka kotott kiils6 fogyasztot.A 88 diod6t a 106 kondenzdtoregyik oldala es a 104 dioda kozotti forrasztdsi pontra kotottek be. A 88 dioda m6sik p6lusaa 100 kondenzhtoregyik fegyverzetevalamint a 324 di6da koze csatlakozik.Ugyanakkora 90-esdi6dat a l0Gas kondenzhtor egytkfeglruerzetevalamint a 108 dioda 96-osforrasztdsi pontj6hoz, rnig a m6sik p6lusdt a l06os kondenz6tor es a 34A di6da koze kdtik be. Ezzel,6sa hasonl6keppenkialakitott 38B kondenzdtorAramkorrele1erhet6, hogy az egym6ssalazonos pozicioban lev6 82 es 84 szegmensekrollevett fesziiltsegetalacsonyabbertdkre reduk6luk, s megt6pldljtk a 92 6s 94 termin6lra kotott magasabb6ramfelvdteliifogyasztot. Az 5A 6bra egy olyan statikus 6llapotban irllrrhzoflaa tolteseloszl6st, amikoris a 68 6s 74 rotor szegmensek6ppen azonos pozicioban vannak a 82 6s 84-esszegmensekvalamelyikdvel- le6rny6kolva eziital azoktol az elektromosteret. A kozbiils6(vagyisnem le6rnydkolt)Slloreszekenazelektromos mezSiiJtalkialakitott tolt6seketes a rotornak az elektrodttkkalszem-

UNEARISMEGOLDASOK SZABADALMAZIATOTT

135

benezo 6rny6kolo elemein keletkez6toltdseket a min emlitett - rotor 6s illloresz kozotti - osszekotâ&#x201A;Źskiegyenliti.Az 5B 6brdn levo vinlat szerint, megszakitj6k amint a rotorokat forgdsbahozntk a 68 vagy 74 szegmensek a kialakult er6vonalrendszert az eleklroditk es az addig le nem 6rny6kolt 82 6s 84 iilorlsz szegmensekkdzott. A fenti folyamat sor6n a kor6bban drnydkolt szegmensek felszabadulnak,hogy helyre6llits6keziital az elektromos energiamez6kapcsolatrendszert.iw u 82 es 84 rlllor6szszegmensek kozott elektromospotenci6l keletkezik. A fenti leirdsbolnyilvdnval6anlatszik, hogy az 5A 6bra szerinti statikus koriilmenyeketfigyelembeveveellentetespolarit6su 12, 14elektrosztatikus ter alakul ki es all fenn a kiils6 forrdsbolt6p16lt 16, l8 elektr6d6kvalamint a beliilrol feltolt6ddtt 20, 22 6ll6reszekkdzott. Az 59 6bra szerint forgdsba hozott rendszernela 24, 26 rotorok - folyamatosandtrendezvea 12, 14 energiamezSt- hat6st gyakorolnak a r6juk meroleges,az elektr6d6k es 6ll6reszekkozotti energiakapcsolatokat reprezent6l6er6vonalakrahol megszakitva,hol ujra kialakitva azokataz alloreszszegmensekkiilonboz6 szehelyilegv6ltozik esaz elektroddkvalamint letein. Ez afajla energiakapcsolat az iiTor6szekenbeliili tolt6s megkotesekes azok megsziineseaz 6ll6reszek kozott potenci6l kiil6nbseget,illetve - a 30 kimeneti kapcsol6sonkeresztiil - dramot hoz letre. igy a rotorok forgatas6valeloidezetttoltes kapcsolat kialakul6saes megszrin6ser6v6n a kimeneti 6ramkor terhel6sekora 12 es 14elektromosterb6l energiacsatolhat6ki. A 68 6s74forgo rotor szegmensekkellearnyekolt82 6s 84 tilor1sz szegmenseken fe116p6 fesziiltsegpolarit6sa - a tdrer6 kapcsolattoltes megsziindseokozta hat6smiatt - ellentetes a 16, 18k{i1s6elektr6d6kpolaritds6val(l6sd 58 6bra).A korabban6rnyekolt iilloresz szegmenseka rotor forgatdskovetkezt6benbekertlnek az elektromos terbe es ekkor a terer6 kapcsolat toltds kialakulAsfolyt6n a ki.ils6 elektr6ddkkalazonospolaritdsu potencidlt vesznekfel. A 12, 14 ellentetes polarit6suterek61tala benntik forg6 rotorokra gyakorolt- atererSvonalakra meroleges - mechanikai er6k a kozos forgasi tengelyenkeresztiiLlhatnak egymdsras eziital egymdstsemlegesitik.igy ldnyegdbenaz elektromos ter irammh konvert6l6sasordn kivtilr6l csaka csap6gysurl6ddsnak, motorl6gel1en6116snak megfelel6,valamint a 30 kimeneti framkorben lev6 ellen6ll6sokon 6s egy6bhelyekenjelentkez6 vesztesegetkell p6to1ni.Az ismertetett mrikodesijellemz6k alapj6n a jelen talalmdny szerint meghajtott rotorok mivel a kapacit6stnem v6.ltoztatj6kmeg - nem vegeznekmunkat a 12 es

veooroAsox SzABADALMAZTAToTT LlrueARrs

TERTECHNOLOGIA

14elektromosterben, eziltalalkalmass6v6lik a rendszercsekelymechanikai energiabet6pl6l6smelletti nagy hat6konysdguenergia6talakit6sra.Ezt bizonyitjaaz is, hogy az elektroddkona toltdsveszteseg minimdlis. Atal6lmany szerint megval6sitott miikod6 modellnel a betdpl6lt mechanikai energia igeny nem erte el a kimenetenkapott yillamos energia l0%-6t.Tov6bb6a talillmdny prototipus6n6l viszonylag nagy - mintegy 300 kV-ot ertek el az 6ll6reszekkimenetdn.Az ismertetett 30 hivatkozitsisz6mufesztilts6gcsokkentci es dramsokszorozokapcsol5steszi alkalmass6a rendszert sokf6le gyakorlati alkaknazdsra. A fenti leir6s csak a taliiminy elveinek illusztr6l6s6ra szolgdl. Nem sziiksegesazonbanszigoruancsakaz ismertetettkonstrukci6ra6smtikodesre szoritkozni.A szakm6banj6rtasak sz6mosm6s - a tal6lm6nyt6rgykorebe tartozo - alternativdt6s egyenertekiimegoldasttaldlhatnak.

vizeoNrAsos ELJARAsoK Az eddigiek sordn technikai vdkuumban vagy szildrd testekbengyorsitott tolt6sek es a v6kuumenergiakolcsonhatfsaival foglalkozo tanurm6nyokat ismertettiink.Arra is van azonbanlehet6seg,hogy g6z6kbenhozzunk letre ilyen folyamatokat, scjt technikailag egyesanyagok (p6ldAul a viz) gozei kiv6l6an alkalmasak erre - alapvet6 krit6rium az adott anyag polarizilhato sttga.Aviz kivdl6an polaiz|lhato, eztmagasdielektromosdllandojamutatja (kortilbeliil 80, kornyezeti h6mdrsekleten).Ez a jo polaizitrhatositg goz form6banis megmaradt. A vdkuumenergiasegitsdg6vel letrehozhatjuka vizmolekula (esetlegm6s molekula) disszoci6ciojdt,s a keletkezettdurran6g6ztsokfelec6lrafel lehet haszn6lni.igy a v6kuumenergatikaikolcsonhat6ssalkemiai potencidltlehet letrehozni. Az iparban szeleskorrienhaszn6lnakvizbontdsostechnol6gi6kat.A legegyszenibb,s legelterjedtebbm6dszer a magash6m6rs6kletenval6 disszo ci6ci6svizbont6s.Ennek alacsonya hat6sfoka,mert m6g z6rt ciklus eseten is - ha a gin nem 6rintkezika fiit6kdzeggel- a fiitog6zok magash6mers6kleten tdvoznak,ami vesztesesforrds.

137

Elektrolizisselis lehet vizet bontani (vagy vanek sosoldat6t), de itt nem lehet jelentosenjavitani a folyamathatdsfokat.Eztkwhnja javitani a Meyerfâ&#x201A;Źle rezonins elj6r6s,s az annhl is jobb Puharich elj6ras.

rrir<icAz-elciAldrAsr MoDszER StanleyMeyer 1990-ben kapott (4,936,961sz6m alatt) szabadalmat filoghz fejlesztdsielj6r6sra.Meyer nem egyszeriienegyendramotalkalmaz vizbont6sra,hanem egyrenovekvoamplitud6juegyenirramot,hogy a vizmolekul6kat rezg6sbehozhassa.Megold6san|l a vizbont6s ket hengeren,koncentrikus kondenzdtorlemezkozott tortenik, s a kondenz6torlemezeket egy LCR kor kondenz6torakenthaszn|ljitk. Ezt a kort ugy hangoljAkki, hogy azon a frekvenci6njojjon onrezgdsbe,amely a vizmolekuldk sajdtfrekvenci6ja.A korbe egy egyenirdnlt6t kell meg helyezni(16sd1. 6bra),nehogy a molekuldk ir6nyults 6gamegvitltozzon. A 3. 6br6n l6tszik a v2molekul6k viselked6se6s a gerjesztofesziiltseg id6beli lefutasa f6zisonkdnt. A kovetkez6fokozatonkent tortenik Mever szerint a vizmolekul6k szdtbomldsa: Vizmolekulfk illapota:

gimpulzusok: Fesziilts6

3A 3B 3C 3D 3E 3F

meg nincs impulzus 2. impulzus 3. impulzus 4. impulzus 5. impulzus elso impulzus

rendezetlen avizpolaizel6dik a rezgdskezdete a leszakad6selkezdod6se a kovalenskotes felboml6sa uj ciklus kezdete

Meyer nem ad meg meresi adatokat, nem lehet tudni, hogy m6dszere mennyiveljobb hatekonysdgu,mint a hagyom6nyosbontdsi elj6r6s.Mindenesetre a kondenzdtorlemezekkozti intenziv buborekkdpzod6sa rezgbkor elhangol6s6tokozhatja,s a rezonanciaekkor megsziinik,vagyromlik. Err6l nem ir Meyer, igy felteheto, hogy elrendezesdtnem val6sitotta meg, vagy nem sikeriilt elerniea kiv6nt hatdst. Tovdbbi zavarotdnyezolehet a felmelegeddshat6sa,mert az is befoly6solja a dielektromos6llando ertdkdt,s arra is szab6lyoznikell a rezg6kort. Meyer nem emliti, hogy e a frekvenciafiiggvdnyeis, s az el6bbi szempontok mind el6gg6bonyolult szabiiyzdsl igenyelnek.

sheet 2 or3 4,936,961 U.S.PatentJun.26,1990

3 0l3 4,936,961 1990sheet U.S.PatentJun.26,

WATERMOLECULESTATE

CHARGESTATE

lEE

=,'E3 : s i

FIG. A

3 A aG

UT) A 3 8 t rG:G: . c:: n lrfl

ltt>v

NoNE

llll

E 6c Eg

nue

BEGINS STEPCHAhGING

3ca r]p \re

f.fll

A-@ 3Da\h 3 EaA'74rre

nffl

\4-o

COVALENT BREAI(UP

nfu BEPET]TIVE PULSETRAIN

FUELCELLGASES ON DEMANO

n IVoLTAGELG

5 ) c-. = = v

nrtffil_ RESONANCE

\..-i

-d

atl lt E

6 5 9 = > = < :ro

. E E ! 22 1 o z

88 <34

EH-* o o

3 ) 2

HE 3 \

E:i 6-/ ;

th,'

5a $

i I

;- x( ro

*l]dg

2 or11 4,394,230 U.S.PatentJur19,1983Sheet

U.S.PatentJur. 19,1983sheer 1 0r1l 4.394.230 F?-/ -E CO/VPONENT S/G/UAL GE/YERATAR ELOCK O/A6R'M

j HfF/SPHERIC

J L I - e -

DorvE coutR

aO.rrPA.YENf -ZZ fHERtvTOOYIU4.+f

DEV/CE

Hzo cEt t CAptnZ

/50147/AA/ TRAlVSFORHEft _Zf cottaONENf (61495 TUaE/ wATER)

/, EVTT

sfz.Ec/

r//READS

c L'

TO OSC/IZATOR

FEEDSACX

eLECTAAOES: dfr{lEnElEoR f x/'!6att7a

nESO|UAtf€ .J,FNS/N6 -.-,

b r

J-

aJ--/-

r€Ar ,dso,4a/ilG

OuTEr? CYI /NDR/C'4L €IECTROOE /,YPA7

/v./7REOUs c:RA/v'/c //// t4HP1172t27

PaDLqArEp

90'C4'?R/EE

.'/NE

ELECIROOE C€N.E.< /NPUT

/y/taF-

wA vf

vFartF/cAT/oN

oF /raoyE 9/6.y41

./E

TERTECHNOLOGIA

u6oszER vizMoLEKuLABonr6 Es eeneNDEzEs Henry K Puharich 1983-bankapott (4,394,230sz6m alatt) szabadalmat vizbont6 kesztil6k6re.A szabadalommegval6sitottkdsziilekenes folyamaton alapul,s a mdresekszerint- melyek eredmenydta 15.oszlop 30.sor6ban kozli - a folyamat hat6konys6ga114,92%,ket laborat6riumbanis megism6telve. Hangsulyozni kell, hogy Puharich talalm6nya sem v6kuumenergetikai kolcsonhat6sonalapszik,hanem normdl hoszivattyuk6ntmiikodik. Meyer megold6s6hozhasonl6an, itt is olyan elektrom6gnesesteret kell kelteni, amely rezonancittbahozza a vizmolekulakat 6s igy hasitja' A folyamat kozbena kornyezetb6lh6t lehet felvenni a viz pdrologtatisit'hoz,de ennek maximflis elvi hatekonysagakoriilbelil 120%.Ezert nem alkalmasnett6 hasznosenergia termelesre,mert a bevezetobenemlitett t 200%os hat6konys6gota folyamat nem haladja meg. A folyamat l6nyege az, hogy a melyben a H atomok vizmolekul6knakegy olyan 6llapot6t kell e1661litani, lesznek,mikozcsucsain azaztetradder egymdssal, zirnakbe 109'os szoget ltfiszlk az Az 7. itbrdn van. kozeppontjaban a tetra6der O atom ben az A pedig fesziiltsegimpulzusoka 6brdn a, az 5. blokkdiagrammj elektronika helyezkednek fej kozep6n A p6rologtatobont6fej hosszmetszete. a 2. ihra el a h6felvetel cfljara szolg6l6bord6k. A szepariiits a fej felso reszeben tdrtdnik. A folyamat eredmenyekentdurranogin es vugoz elegyetkapjuk. A vizbontdsi folyamat alacsonyfesziilts6gen(2-10 V) 6s n6hany kHz-es frekvencidn(7960 Hz es alharmonikusai)tortenik. Ez nem elegend6ahhoz,hogy er6sengyorsitsuka m6g kot6sbenlevo H* atomokat, s igy energidt kapjanak a v6kuumtol, azaz vdkuumenergiakolcsonhat6ssegitseg6vel ,,r6zassukszlt" amolekul6kat.Ahhoz nagyfesziiltsdg sztiks6ges,s akkor a folyamat es hirtelen, meredek fesziiltsegemelked6s nagybanjavithat6. (Ezen alapula JekkelI-esciklus, mely 200% hatekonysdga feletti hat6sfokottud el6rni.)

TV,RESZ

NEMLINEARISRENDSZEREK

Az eddigiekb6lkideriilt, hogy line6ris,vagyline6risnaktekinthet6kicsatol6si modszerekkela vizbontitsoselj6r6skivetelevelnemigenlehet gazdas6gos, konnyen megvalosithat6energiakicsatol6k6sziileketszerkeszteni.A tov6bbiakban azokkal az effektusokkales technikai m6dszerekkelfoglalkozunk, melyek legalkalmasabbakaz energiakicsatoldsra. Az afeladat teh6t, hogy egy inkoherens,izotr6p, terbenes id6ben szimmetrikus ,,feh6r"zajt, egyvegtelenszabads6gfoku elektromdrgneses sug6rz6st megv6ltoztassunkugy,hogy anizotr6p es alacsonyszabadsdgfoku legyen.A hasznosit6s,a kicsatol6s alapeffektusatovabbra is a gyorsit6son,azaz a Lorentz-invariancidn6s szimmetrias6rt6senalapul6 Davies-Unruheffektus, mert igy meg tudjuk valtoztatni az eredetileghomogenesizotr6p nullponti spektrumot. A tov6bbiakban azonban nem line6ris effektusokat fogunk keresni,hanemnemline6risakat.Erre azertvan saiks6g,mert - amint 16ttuk - a linedris effektusokn6la kicsatoldshoznagym6rtekrigyorsitdsoksztiksegesek,ezek,hezpedig igen nagyterercissegek. Emiatt a gyorsit6sut6ni lassit6s technikailag nehezenoldhat6 meg, es ez igen nagy fesztilts6geket,esetleg v6kuumokat,valamint nagy k6sztil6kmereteketig6nyel.Ezekbena kesziildkekben iitalitban csakkis tomegfluxust,elektrondramotlehetmegval6sitani, a vizbont6si elj6r6sokkiv6tel6vel.A line6ris effektusokatfelhaszndlo eljinir sokn6l a szerkezetnek kell gondoskodniaa gyorsit6sr6lesaz ut6na kovetkezrj lassit6sr6lis. Ez rendkiviil nehezkess6tesziaz ilyen elj6ri{sokat,nagymdretii, drhga, rossz hat6konys6gukinyer6sekettesz csak 1ehet6v6- a vizbontds kiveteldvel. NEIUILINEARIS KICSATOLA$ ELVEK Az energiakicsatoldslegkezenfekv6bbmodja tov6bbrais a nullponti spektrum gyorsulilsonalapul6 szimmetriasert6se,a szimmetriamegbont6sa,de nemlineilris rendszereksegits6g6vel. olyan energiakicsatoldsijelensdgeket, effektusokat kell keresniink, ahol a nullponti spektrum vegtelen szabads6gfokaer6senredukdlhat6akar egy-k6tszabads6gifokra is. Ilyen effektust

TERTECHNOLOGIA

ismeriink,p6ld6ul a line6ristermodinamikdbanis, ahol egyvegfelenszabads6gfoku96z molekul6inak energiitiftngy tudjuk kinyerni, hogy dugattyuban expanddltatjuk es a rendezetlenmozg6st a dugattyu es a hozzit tartozo er6senreduk6ljuk.Pdld6ul gbzmozdony mechanikusszerkezetsegitsegevel rendszert kapunk. Hasonlo esetfordul el6 eset6benegy egy szabads6gfoku sugdrz6sinkoherens,v6ga lezereknelis, ahol a gerjesztoelektromdgneses telen szabadsagfoku,rendezetlen zai, mig a kijov6 sug6rzaskoherens es anizotrop, mivel a kijov6 lezerf6ny csak egy ir6nyban terjed. Olyan rendszereketcelszeniteh6t keresniink,ahol a gyorsit6seslassitasautomatikusan hogy ezt a feladatotvegrehajtja. megoldodik,a rendszerfizikai saj6toss6ga, Gyakorlatilagonszervezfrendszereketkell keresniink,ezeketpedigaz egyensulytol t6vol levo, nemline6risrendszerekneltal61jukmeg.

rtrxT A GyoRsirAs Es LAssiTAs HULLAMoK, ESZKOZEI ciklustechnikailagegyszeriilegyen Tov6bbifeltetel, hogy a gyorsit6s-1assit6s es tetszolegesgyakorisaggalismetelheto,azaza rendszerilyen szempontb6l ciklus hulldmmozgdsndl reverzibilisenviselkedjen.Mivel a gyorsitds-lassit6s fordul elo, igy a nemline6rishullammozg6soktertilet6n erdemesa kicsato l6sra alkalmaseffektusokatkeresni. NEMLINEARIS HULLAMOK ES RUCIIUAS K6ZEGEK Nemlinedris hu116moknem alakulhatnakki technikai v6kuumban,ott csak hul16mokterjednek.Nyugalmi tomeggelrendela line6ris elektromdgneses kezSt'ozegekkellenek,az ottlevo rugalmaskozegbenkialakulhat nemline6ris hull6m is. Ez tobbfdlehalmaz6llapotbanis megtortâ&#x201A;Źnhet.P61d6ulionizitlt plazmiban, gdzban,folyaddkban es szilard haknaziilapotban is. Az eddigiekb6l kitrint, hogy nagy gyorsul6soksziiksegeseka kicsatol6smelyekben hoz, ezert csak olyan kozegekjohetnek technikatTagszitmitirsba, elektromosantoltott rdszecskeketlehet tal6lni, hiszen ezekkel6rhet6 el a gyorsit6s.Ilyen alkalmas kozeg az ionizdlt plazma, az ionokat tartalmazo folyad6kes a szil6rd testek.Semlegesgdztvagyfolyad6kotcsakmechanikude ez sanlehet gyorsitani 6s ez legfeljebbturbulensesetbenlehet eldgseges, is rendkiviil bizorytalan. Olyan egyensulyt6ltdvoli rendszer,melybennemline6ris jelensegeketlehet tal6tni, a plazmi*San, az ionokkal teli folyad6-

N E M L I N E A R I SR E N D S Z E R E K

145

kokban, a ferri- es ferromdgnesesanyagokbantal6lhat6.Mivel hull6mterjed6si lehetosegeketkeresiink, ezdrt rugalmas kozegekjonnek sz6mit6sba. Ezekbenkialakulhatnaklongitudindlis,transzverz6tsesrot6cios,nyiro hullamok is, es terjedhetnemlinearishull6m.

szoltroN HULLAMOK, MINT AZ ENERGIAKICSATOLAS ESZKOZEI A nemline6rishull6mok egynagycsoportjat,,magdnyos"hulldmoknak,vagy szolitonoknak nevezziik. Ezeknek szdmunkra rendkivtil fontos, hasznos tulajdonsdgaivannak. A legfontosabbaz, hogy a szolitonok - legalabbis bizonyos hatArokkozott - nem vesztik el energi6jukat,nem csillapodnak, ezdrt a hulldmfront gyorsuldsanem leszidovel egyrekisebb.Tov6bbi fontos tulajdonsag,hogytobb szoliton hulldm egymdsonkolcsonhatasn6lkiil atmehet, teh6t nem rombolj6k le egymashat6s6t,s6t szoliton rezonancia segitseg6velbizonyostipusu szolitonok meg egym6ster6sithetikis. (A technikdban kicsit lazitbbankezeljtik a szoliton foga1m6t,mint a matemadkaban. Minden olyan hullamot szolitonnakfogunk nevezni,ahol a maganyoshull6m nem laposodik,szor6dik bizonyoshat6rokon beliil.) REZOXANS RENDSZEREK Mivel alapvetcjfeladat, hogy nagy gyorsul6sokaterjiink el, ezert minel nagyobbamplitudokatkell elerni minel kisebb hull6mhosszmellett. A nagy amplitud6kat rczonanciaesetenlehet el6rni, ezert mindenkeppennemline6ris rezon6nsrendszereknelerdemesa gazdasdgosenergiakicsatol6rendszereketkeresni.

n szAuirAsBA JtiHET6 RENDSZEREK, EFFEKTUSOK igy a kor lesnikiilt: a kicsatokiscsak rezonancidrakihangolt,nemlinedris, eg,tensillyt6ltrivoli, rugalmas kdzegekbenval6sulhatmeg. Ilyen peldhril az ionizitltplazma, azionizitlt folyaddk,ferro-esferrimdgneses szil6rd anyagok. Ezek dnszervezcirendszereklesznek,ahol a nullponti spektrum szimmetrifok er6senreduk6l6dik,szimmetria 6ja megbomlik esa v6gtelenszabadsdgi s6rt6s es igy energiakicsatol6sjon letre. Technikailag ezek a rendszerek megvalosithat6k,es tobb egym6stoleltero konstrukci6bangazdas6gosan elo6llithatok.

146

TERTECHNOLOGIA

Nem veletlen, hogy a 20-as, 30-as evekben m6r tobb ilyen rendszer mflkodott is, 6s ha nem is tudjuk pontosan tisztdznia priorit6sokat,val6sziniileg a szerb Nikola Tesla alkotta meg az els6 olyan kesziileket,amely nagym6rt6kii energiakicsatoldsra volt k6pesrezgo,ronizilJt plazma segitsegevel.Hasonl6 rendszert alkotott meg az amerikai Moray is, akinek eredm6nyeit t6bbszitz ember lfithatta. Ez a rendszeris tobb kilowatt energia kicsatolds6ravolt k6pes.Fe|egyzesekmaradtak fenn az amerikai Hubbard m6gneseselven miikodo teUesitmenytranszformdtorSroles a nemet Hans Coler azonoselvekenmrikod6 m6gnesestefiesitmenytranszform6tor6r6lis. igy a 20-asevek veg6n,a 3Gas 6vek elejen mtr n6gy feltaldlo oldotta meg a kicsatol6sprob1em6j6t.Ezek koztil a Tesla-,Moray- 6s Hubbard-f6lemegold6s kereskedetmilegis alkalmazhat6 lett volna. A Moray-fdlemegold6s gyakorlatilagis kierlelt konstrukci6 volt, hiszen a kozepesmeretii kesziilek tobb ezer watt teljesitmenytadott ki folyamatosan,melegedesn6lktil. Mindegyrk kdsziildkrol tudjuk, hogy teljesitmdnytranszformdtorvolt, teh6t valamilyen beadott teljesitm6nyttranszform6lt, es mindegyik feltalal6 hangsulyozta arezonanciafontoss6g6t,mert csakrezonmrciaizemmodbanmiikodj6rt. tek a kesziilekek.B6rmilyen elhangol6sa kicsatol6smegsziin6sevel 86r a 2Gas 6vekv6gencsirdiban m6r minden megvolt, ami az energiakicsatoldsmeg6rt6sdhezsziikseges- pdlddul a nullponti spektrum ismerete, szolitonok ismerete,nemline6risjelens6gekhezagosismerete,ferromdgnesesanyagokalapvetojellegzetess6geinek ismerete-, azonbanezekegym6stol m6g nagyon t6vot, izolitlt, alig-aligkutatott tudomdnltertiletek voltak. Nem rendelkeztek6tfogo ismeretekkela nemline6risjelens6gekrol,hiszen ezek csakaz utobbi evtizedekbenkertiltek az erdekJSdlsk6zpontj6ba.Ezdrt nem csoda,hogy a tudom6ny gyakorlatilagcsak az utobbi 6vtizedekbenjutottel annak kiiszobere, hogy a mar felhalmozott tud6sanyagotosszerakva,pusztdn a szorgalom es nem az intuici6 segitsegevel ujra megalkossaaz ilyen k6sziilekeket.Oriasi veszteseg,hogy nem figyeltek kello m6rtekbenoda a rendkiWl intuitiv feltal616kra,akik 6vtizedekkeleloztek meg minket 6solyan gyakorlati tud6sratettek szert,amit majd csakintenziv munkdvallehet ujra vizsgdljukmeg azokat a osszerakni.A tovdbbiaksor6n most reszletesebben fizlkai effektusokat6s a sztiksegestud6shatteret,ami a jelensegekmegert6s6hez,a hatekonykicsatol6smegvaf6sititsithoz sztiksegesa nemlinedriseffektusoknal.

valoelt6r6snagysagdtol fugg. A nemlinearitds m6rt6keaz6rintoegyenestcil ltabbfuggv6nyekis elofordulnak. Komplexrendszerekn6l sokkalbonyolu A Az elektromosellendillds vdltozdsa a feszults6gfuggveny6ben. B Rugalmasnyildrsvdrltozdsa a mechanikaifeszults6gfuggvenyebenldgy (1) 6s rideg(2) anyagra C Az 6tlagsebess6g 6rt6keftigg a folyad6kanyagdtol6s h6m6rs6klet6tol, is (lamindris, turbulens) de a kialakult dramk6ptol (6s piezo)anyagokviselked6se kulsot6rben. D LAgymdgneses A m6gnesesszuszceptibilitds 6rt6kefigg az anyagiminosegtol, a hom6rseklettol6s a kulsot6r eross6g6tolis. XUI-S6CCruESZT6TTRET ZZ. ABFp:ANYAGOKruEVUruTARS VISELKEDESE FUGGVENYEBEN

TERTECHNOLOGIA

NEMLINEANISJELENSEGEKAL/APJAI Ahhoz, hogy megdrtstika kicsatol6sokfizik6jat, tiszt6bankell lenni legal6bb nagyvonalakbana nemline6ris jelensegek sajdtoss6gaival.Gyakorlatilag elmondhatjuk,hogy nincsenekigazdnline6risjelensdgek,minden jelenseg valojdbannemline6ris,legfelebb csak gyengennemline6ris.Az oktat6sban haszn6lunktermeszetesen 6s a kutat6sban,a miiszaki eletbenelcirszeretettel vagy a ki nem keriilheto helyeken1ineariz6lt,linelinefris flsszefuggeseket, hiszen ezeketkonnyu matematikailagledrisnaktekintett osszefiiggeseket, tudjuk konnyen,eleganirni. A line6ris algebraies differencidlegyenleteket san megoldani. A nemline6ris differencidlegyenleteknek6ltal6ban nincs zdrt, analitikus megolddsuk,numerikus megoldasuksem egyszerti'A szdmitG azonbanaz g6pekelterjedes6vel,a numerikusm6dszerektokdletesedesevel jelensâ&#x201A;Źgek jelent6s nemline6ris meg a fejlod6s indult ut6bbi ket evtizedben t6rproblema, kesobb (Kilon hogy a majd leir6s6ban6s megertes6benis. nem letezik.) megold6s gyalt kaotikus folyamatokrasemmilyenanalitikus A gyakorlatbannagyon sokszor el6fordul, hogy egy term6szetijelens6g nemlire6ris vondsokatmutat, ahogy ez a 22.6br6n is l6tszik' A legegyszeamely f6mesvezet6k rribb pelda effe az ohmikus elektromos el1en61l6s, 6ltal6bancsak lev6 helyeken (olvad6s, messze fagy6s) esetenf6zisvdlt6st6l adott vezet6darafluggv6nyeben ,egy a h6mers6kletftiggyenye.A fesztiltsdg le, ahol a irhat6 fiiggvennyel line6ris bon 6thalado 6ram lrtlke egyszerii jeltol konstans jel csak egy fiigg egyszertien nagyon a bemen6 kimen6 parameter (Ez az a konstans meg. paramdterrelval6 szorzdssalkapjuk az Ohm hogy attol ftigg6en, el7eniillitl vagy az elektromosvezet6kepesseg nagyon torveny melyik alakj6t haszn6ljuk.)Mivel a termeszettudom6nyban f61eg ezeket es az iskoldkban sok ilyen egyszerii osszefiiggdsthaszndlunk -, hogy a a tdvhit, elterjedt az de oktatjdk ki nem mondottan ugyan, jelensdgekb6l pontosan a Ez nem igaz, s6t itlJ'. termeszetaltaldban linearis nemlinefrisak, csakkisebbforditottja igaz'.aterm|szetijelensâ&#x201A;Źgek61tal6ban trbrdn liiszik pelddul a A 22lb nagyobb tartomdnyokban ltneaizirlhat6k. anyagokn6la Rugalmas mechanikaifeszi.iltsdges megnyul6sosszeftiggdse. osszefiiggest line6ris beliil fesziiltsdges megnyrilfs bizonyos tartomhnyon akkor a fesztilts6get, mechanikus mutat, ha azonban tov6bb noveljtik a majd a folyni, elkezdenek tiugyak anyagi tulajdons6gaiktolfiigg5en melyek persze is, (Vannak rideg anyagok olyan megfolydsut6n eltdrnek.

NEMLINEARISRENDSZEREK

nem mutatnak foly6st, hanem azonnal tdrnek.) A line6ris tartominyt az ugynevezettHooke torveny irja le, de az azon kivtili tartomdnyok,ahol a megfoly6s es a rideg tor6s a jellemzoek,mhr nem irhat6k le a Hooke torvennyel: ezek erosennemliaedris osszefiiggesek. Ez6,rtpeld6ul a keplekenyalakit6s dsszefiiggeseinagyonbonyolultak es foleg csak numerikusankezelhet6k. Tal6n legregebbenismert a folyadekmechanik6banaz orvenyes6raml6s mint tipikus nemline6risje1ens6g.Termdszetesen nem kell a turbulens mozg6sigeljutni ahhoz,hogy a folyadekmechanik6bannemline6risjelensegeket tapasztaljunk, hiszen a folyaddkok nagy r6sze nem irhat6 le a newtoni egyszerri*osszeftigg6sekkel, ahol a nyom6skiilonbseges az eLmozdulds,a sebessegkozott egyszerii, line6ris osszefliggesekervenyesek.A vizre j6 kdzelitâ&#x201A;Źsseligaz ez a line6ris megkozelitesbizonyos tartomdnyon beltil, de pelddul amdzre vagy a paradicsomllremir nemigaz. Ezek er6s nemlinearit6st mutatnak. Ujabb kozismert pelda az er<jsnemline6ris viselkedesrea mhgneses, ferrielektromoses piezo anyagok,melyek kis ktls6 gerjesztdsesetenlinedrisan kozelithet6ek,azonbanegykiszobertek meghaladasa ut6n ez a line6ris kozelitesm6r semmikdppensem igaz.Ezek az anyagokhiszterdzistmutatnak, ami tipikusan nemline6risjelenseg.Valojdban minden olyan esetben, amikor surl6d6ssaltalalkozunk, hiszterezis gorbet kapunk â&#x201A;Źs ez mar a nemlinearitdsnakfontos jele. Termeszetesen az egyensulyt6lt6vol levS plazm6ban is elofordulnak telitesi 6s hiszterezisjelensegek,ez6,rta plazma is er6s nemlinearit6sokatmutat. Nezziink meg egy nagyon egyszeriiesetet, melyet a [46] kozol, hogy milyen jelensegeketokozhat a nemlinearitdsmegjelenese. A legegyszeriibb line6ris alapesethehhtaz, amikor a kimeno 6rtdk az x, bemen6 erteknek konstanssalvalo szorzatakdntad6dik: xo,4= Kxir(t)

(61)

Nemlinedris esetbentegyiik fel, hogy a kimen6 jel, xouumar nemcsakegy konstanssalvalo szorzatkentad6dik,hanem a bemen6jeln6gyzet6t6lisfiigg, de megintcsak egy e konstanssalva16 szorz6ssalad6dik a nemlinearitds hatasa.Eztaz egyszeriiosszefiiggest rjale a (62) k6plet: xor,r: Klx;n(t) + tx'in(t)l

(62)

TERTECHNOLOGIA

150

Term6szetesen nem kotelez6,hogy ilyen form6ju legyen a nemlinearit6s, mds szdmtalan form6ban,j6val bonyolultabbalakbanis elodllhat.Ha most egy ilyen tulajdons6ggalrendelkez6anyagon,peld6ul elektromosellen6116son, vagy rugalmas anyagonperi6dikus, harmonikus fesziiLltseghulldmot akkor kimenetkormar bocsatunk6t, amely egyegyszeriikoszinusz{iiggveny, matematikailag nagyon egyszeriien bonyolultabb fiiggvenyt fogunk kapni. Ez jel bel6thato ugy, hogy a bemen6 helyebebehelyettesitjik az xin: cosol (63) ir osszefliggest, melyet a k6plet le: xo,,,= K(cosco/+ e cos2ol)

(63)

A behelyettesitestc6lszeniugy elvâ&#x201A;Źgezni,hogy felhaszndluk a (64) oszszeluggest: -u: COS

I - cos20 2

(6+1

ad6dik: Ekkor a kimen6 jelre a kovetkezoosszelugges

*; -.efl x"",= K(cosat

(6s)

Itt m6r 16tszik,hogy a kimeneten nemcsakaz eredeti ro alapfrekvencidt kaptuk, hanem megjelent egy 2ruo-ttartaknazo mdsodik harmonikus is. A felharmonikuson kivtiLlmegjelenika kimeneten egy konstans tag is, Kel2, amiazdtlagdrtdkeltoldsdnakfelelmeg. Ezt a folyamatot,amelya koz6pdrt6k jar, kiegyenesit6snek, megvitltoztat6saval rektifik6ci6nak nevezik.Ha olyan nemline6risjelensegetvizsg6lunk,ahol nemcsaka m6sodrendii, hanem a bemen6jel harmadrendii, negyedrendristb. hatvAnyaittartalmaz6 tagjai is leteznek, akkor m6g magasabbrendii felharmonikusok is beldphetnek. Tovdbbbonyol6dik ahelyzet, ha egyszerrenem egy, hanem ket vagy tobb egym6st6lfiiggetlenfrekvenci6valrendelkez6bemen6jelet bocsdtunk6t egy nemlinedrisjellegzetess6geket mutat6 objektumon.Ebben az esetbenbel6p az igynevezett modul6ci6 hat6sa, amely kovetkezt6bentov6bbi 6rdekes jelensegekl6pnek fel. Ha a bemen6 jelflnk puszt6n k6t eltero frekvenciSju harmonikus fiiggvdny,akkor ennek alakjitt egyszenienmegadhatjuka (66) osszefiiggdssegitsegdvel: xin= Acos{D1/+ B cosroz/

(66)

'r51

NEMUNEARIS RENDSZEREK

Ebben az esetbenco16s crr2nincs egym6ssalharmonikus kapcsolatban, azaz nem egyikb6l szilrmazlk a masik. Ekkor a kimeneten a line6ris tagon kiviil, amely a bemenetK-szorosa,megjelenikegym6siktag is, melyet a (67) dsszefliggdsad meg: = + B cosr,rzr)2 Ker2,n=Ke(A cos{D1t

(67)

= Ke(A2cos2ro1/ + 82 cos2$2t + 2AB cos{D1/ cos{D2l)

(68)

A (68) osszefiiggesen ldtszik, hogy a nemline6ristulajdonsdgokuj tagot hoztak be. Az osszefuggeszdrojel6benlev6 els6 ket tag ismeros, ezek okozzirk a m6sodik harmonikus megjelenesdt,azaz a 2rur1es a 2rul2tag megjelends6t,valamint ezek felel6sekaz iri'lagdrtdkeltol6sa1rt is. A 2AB coso 1/coSO2luj vegyestagot ketfdlekdppenis ertelmezhetjiik.Eloszoris, ha crrl6s co2nagyonkiilonbdznek egym6stol,p6lddul {D1sol:lialnagyobb,mint 0rll2, akkor ugy tekinthetjiik, hogy a vegyestagvitltozo amplitud6ju koszinuszosrezgestr le. Ezt a (69) osszefiiggessel adhatjukmeg: = c(r) cosorlr AB cosap cos{D2t

(6e)

Itt a c(t) osszefiiggest a (70) kepletadja meg: c(t) = AB cosrD2t

(70)

Ebben az esetbenl6tszik, hogy a coSColtamplitudoju rezgestaz oJ2ftekvencia moduldlja,vitltoztatja. Ekkor az co1frekvencidjurezgesamplitud6ja az a2 figg:renyekentno vagy cs6kken,azaz modul6l6dik. A vegyestagot felirhatjuk a (71) osszefiiggessel is: : AB cosa;,tcoSort $

- a),)tl utr)t* cos(ro, rcoriiti.,+

(71)

Azt mondhatjuk teh6t, hogy k6t uj komponens keletkezett,az egylk a frekvenciAk dsszegdvel,(orr + roz)-velrezeg, a m6sik pedig a frekvencidk kiilonbs6g6vel,(ror - ro2)-vel.L6thattuk teh6t, hogy a nemlin6riskolcsonhatdsok, reakci6k a legegyszeriibbesetbenis modul6ci6t okozhatnak,rektifikdci6t, azaz kiegyenesitdst,harmonikusokatkeltenek,osszeges ktilonbseg

TERTECHNOLOGIA

152

frekvenciAvalrezg6komponenseket6llitanak el6. Mindezek a hat6soknemcsak az e nemlinearitdsi tdnyez6vel ardnyosak,hanem a ket amplitud6 szorzatilalis, azazAz-teles B?-telvagyAB-velis, ez6rt eros hat6sokeseten az amplitud6k nagys6ganagyonfontos, hat6sukjelentosebb,mint a gyenge, kis amplitud6jujeleknel. NEMLINEARIS RENDSZEREK Az eddigiekbenazt ndztiik, hogy egy nemline6ristulajdons6gokkalrendelkezo anyagdarabonmilyen torzul6sok, v6ltoz6sok 6ltnak el5 az 6thalad6 jelben. A kovetkez6kbenazt ndzziJ'kmeg, hogy mi tortdnik akkor, ha a nemlinedristulajdons6gurendszereketgerjesztjiik6s azok az egyensulytol t6vol kertilnek. (Sajnos itt csak roviden tudunk foglalkozni a nemlinedris rendszerektulajdonsdgaival.A megadott irodalom segitsegeveldtfogobb kepetkaphat az erdetJ6d6olvaso.)A nemlineArisrendszerektulajdonsdgairol ad 6ttekint6st a kovetkez6 tirblitzat.

o ssznnasoNlfTo r twAztt Linefris rendszerektulajdonsigai

Nemlinedrisrendszerektulajdonsigai

l. Egyszenirendszerekbonyolult viselked6stmutatnak. 2. Bonyolult rendszereknem sziiksegszenienmutatnak komplexviselkedest. 3. A rendszerekszuperpon6lhatok. 3. A rendszereknem szuperpon6lhat6k. 4" A kiss6gerjesztett,perturb6lt 4. A rendszerkis perturbhcio, zavar hatas6rais drasztikusanmegrendszerekkis v6lasztadnak, a gerjeszteshat6s6rakicsi virltoztathatjaa viselkeddset. aviitozirs. 5. Altaldban le lehet irni a rendszer 5. A rendszert1eir6differenci6legyenviselkedes6tmatematikailag, leteknek iitalirfi:.annincs analitikus megold6sa.A rendszernagyon s gyakrananalitikus megolddst kapunk.A kezdeti 6s peremfelerzlkeny a kezdeti feltdtelekre. Kis eltereseka kezdeti feltetelektetelek egydrtelmrienleirj6k a rendszertbdrmely id6pontban ben bizonyosid6 eltelteveljelent6s L Egyszenirendszerekegyszeni viselkedestmutatnak. 2. Bonyolult rendszerekbonyolult viselkedestmutatnak.

NEMUNEARIS RENDSZEREK

min6segi v6ltoz6st idezheznek el5 a rendszer6llapot6ban. (L6sd turbulencia,k6osz.) 6. Harmonikus gerjeszt6srea rend- 6. Harmonikus gerjeszt6srea rendszer szer vi{aszaharmonikus, viiasza iitalitban nem harmonikus, a bemeno es kimen6 frekvencia a bemen6 es kimen6 frekvencia kozti kapcsolategyszerii. kozti kapcsolatbonyolult, nem irja le harmonikus fiiggv6ny. 7. A rendszerakkor hozhato rezo- 7.A rendszernemcsakakkor hozhato nanciitba,ha a kils6 gerjesztds rezonanci6ba,haa kiils6 gerjesztes frekvenciajamegegyezik frekvenciAjamegegyezika rendszer a rendszeronrezgesszirmixal. onrezgessz6mdval. 8. Atalaban az egyensulyipara8. Altaldban az egyensulyi6rtekektol meterekhezkozeli ertekeken t6voli rendszereknemline6risak miikodo rendszereklinedrisak. A NEMLINEARIS RENDSZEREK EGYIK TULAJDONSACA: A PERIODUS KETT6ZES N6zziik meg a23ll. itbrinltfiszo nagyonegyszeriirendszert,ami a gyakorlati eletben is elcjfordul.Ket sik kiizti girz-vagy folyadekretegmozgitsittvizsg6ljuk. (Ez a meteorologidbanmegfelela levego mozg6sdnak,hiszen a Fold felszinen a bearaml6 napsug6rzdshat6s6raa leveg6felmelegszik,nagyobb magass6gokbana sztratoszferihanpedig lehiil 6s ilyenkor lefel6 6ramlik.) Ha a homers6kletkiilonbseg a ket sik kozott kicsi, akkor csak h6vezetds tortdnik, egyebkenta leveg6 molekul6i tefesen rendezetlen,vdletlenszerii Brown mozgdssalmozognak,ritkoznekegymdssal.Ha azonbana h6m6rseklet ktilonbseg,vagym6g pontosabbana Rayleighszdmmeghaladegykritikus erteket,valami nagyon furcsa dolog tortenik rendezett6raml6sikdp alakul ki, a levegd (vagy folyaddk) hurkaszerri6raml6si kdpberendezodik, egyes r6szei felfele emelkednek,mds r6szeipedig lefele mozognak.Ez az onszervez6 rendszerekegy egyszerii esete.Ekkor a teljesen rendezetlen, rendszerteleniilmozgo levegomolekulik egyetlenegyparam6ter,a h6m6rs6klet ktil6nbs6g (Rayleighsz6m) hat6s6rakoordindlt,szervezett mozgasbafognak. Val6j6ban nemcsakilyen hurkaszerii firamTitsalakulhatki, hanem hatszogletes ,,cell6k" is kialakulhatnak.Ezt homokos felszinen,p6ld6ul sivatagban rneg is lehet figyelni a val6s6gbanis. Annak a bonyolult rendszernek a

TERTECHNOLOGIA

154

viselkedeset,amely a sok milliard leveg6molekula k6vet6sevellenneleirhato, egysokkal egyszertibbrendszerreladjuk meg a rendparamdter ahom6rEnnek mdrtekevelvezerelni tudjuk a levego seklet kiil6nbs6g segitsdgevel. (a folyadek) mozgitsirt.Amint eppen megindul az instabilit6s (amit Rayleigh-Benardinstabitt6snak neveztink),a levegohomers6kleteminden egyes pontban v6ltozni fog. A 23lL itbrdn lAtszik a b reszben,hogy az egyel6re egyenesalaku hurka egy kiv6lasztottpontj6nak homersekleteperiodikusan szinteszinuszhulldmalakbanv|ltoztk, mert amikor a Fold felszindnIart6zkodik, akkorfelmelegszik,s miut6n felemelkedett,a h6mersekletelecsokken, lehtit. Ez a jelensdgsorozatperi6dikusan ism6tl6dik. A rendszert a (72) nemlinedrisdifferenci6legyenletirja le: x=o(y-x) j,:-xz+rx-l Z:xy-bz Ldtjuk ezen a differenci6legyenletrendszeren,hogy az6rt nemlinedris, mert a fiiggetlen viitozok, az x, z, y szorzatifi is tartalmazza. A rendszer a o, r 6s b panmlterek ftiggvdnyekent viselkedik, b6r a Rayleigh szam, a hdmersekletktilonbseg hatdsa mindossze egyetlenparamdterrel, az r-rel leirhat6. Ez a nagyon egyszerii,mindossze harom nemlinedris els6rendii differenci6legyenletm6r igen furcsa, szokatlan,kaotikus viselked6stid{zhet e16,ami az onszewez6rendszerekegyik saj6tossfgalehet. Az energiakicsato16rendszerekbenugyan nem keresstika kaotikus 61lapotokat,rrem az a cel, hogy kaotikus dllapotot 6llitsunk elS, gzonbanigen gyakranmegjelenik ez az iiTapot, nemigen lehet elkertitni. Eppen ezert sz0ksegesa k6osz, a kaotikus dinamika szab6lyainaklegal6bb rovid ismertet6se.Ha az 6ram7o leveg<ldinamikus mozg6s6tgeometriai modon is szeml6letesseszeretn6nk tenni, ezt h6rom m6don tehetjiik: L Az idl fiiggv6ny6ben leirhatjuk egy bizonyos pont hom6rs6klet6t ugy, hogy a ponttal egytitt mozgo koordindtarendszertv6lasztunk,de term6szetesenaz is lehetsdges,hogy egy fix pontotjeloltink ki 6s ott nezzika h6m6rsdkletlefutdsdt.A mi esetiinkben celszeriibb a mozg6 leveg6vel egyritthalado koordindtarendszerbenvizsgdlnia h6m6rs6kletet.

A rendszer nemlinedrisa surlodds es a vlzszintessebess6gkomponens miatt A egy kritikush6m6rseklet(Rayleigh-szdm) meghaladdsautdn a rendszer viilik, dramldsokindulnakmeg onszervezclv6 B a hom6rs6klet tovAbbi emelked6s6vel a lariizisztatikusdramldrsk6ptorzulni kezd, s egy kiviilasztott,a folyad6kkalegyutt mozgo pont hom6rseklete oszcill6lnikezd C az Araml{s f6zisk6pe 6s frekvencidrjaa B) esetben

zglt. AgRA:ALULRoLHEViTETT RENDSZER vTSELKEDESE ONSZERVEZO

TERTECHNOLOGIA

156

a) mag{ra hagyotts[rloddsos inga

2.IJjabb lehet6s6ga dinamikusrendszerleir6s6ra,ha felrajzoljuk a rendszer koordinat6kat adjuk meg. f6zisteret.Ekkor a jellernzoterbeli 6s sebesseg A f6zist6rbenvalo 1eir6sn6ha egyszeriisithetia rendszert,konnyebbenel lehet igazodni mozg6sdn.Olyan dolgokat is eszrelehet igy venni, amiket p6ld6ul a homdrs6kletid6beli lefut6s6t vizsgdlvanagyon neh1z.Ha feleloszl6sdt, rajzoljtkaz x ir6nyu helyzetftiggvdny6benazx uinyb sebesseg Eztrjale a kapunk. akkor egy celldban nagyjdbolkor alaku zdrtgorbet es a sebesseg meg a helyzet vizszintes,x iranyu araml6sfirzisitt,ez adja kozti egyszeriiosszefiiggest. Hasonl6 6brdhozjuthatn6nk, ha a fiigg6leges fiigg6legeskomponenset, helyzetfiiggv6ny6benrajzoln6nkfel a sebesseg y viszont drtelmetlen a mi esettinkbenaz kdnyi komponens firzisdiagrammj6t felrajzolni, hiszenz trinyban egyelorenincs elmozdul6ses igy sebesseg sem. 3. Tov6bbi hasznos informdci6kat kaphatunk, ha a mozgits amplitudojdt Ezt 16tjuk a c 6br6n. Ebben az rajzoljuk fel a frekvenciafluggv6nydben. megindlult az 6raml6s, egyetlen egyszertiesetben, amikor eppen csak ki. frekvencia,az iramlin korfrekvenci6jaalakul (A f6zist6rfogalmdta2.box mutatja reszletesebben.) 2. BOX:TLI-IIPOTTER, N{NSTEN Az dllapottdr olyan matematikai,absztrakt tdr ahol egy vdltozrisbanlev6, bemutathatf. A rendszer dinamikus rendszersok sajdtossdgaszeml4letesen a rendszer mozgtisdnak szabadsdgi koordindttii fokai. A mechanikai rendrendszerndlafesztilt pdlddul tdr 6s sebessdg elektromos szerndl a koordindtdk, egl pont a rendszer idri Az dllapottdrben szerinti derivdltjai. sdgek ds azok leolvashatd a rendszerviseldllapotdt adja koordindtdkon mindenkori meg,a paramdter sebessdgek, helykoordindtdi, osszes tart6zkodds keddsdtle{r6 a stb. hdmdrsdkletek, fesziiltsdgek,vagy tdrercissdgek A rendszertlefr6 pont pdlydjdnak idribeli mozgdsaeg,tfolytonos vonalat, mutatia a trajektdidt ad. Egszeni esetbenez a pdlya, trajektdria,szeml4letesen is aJiizistdr esetekben viselkeddsdt. mdr nem tril bonyolult rendszeridbbeli Azonban Szerenk[' sdrni. dimenzi1s lehet, nem egyszerii tobb mint 3 amit Jigrtelemmel egy zdrt tdrtefesen, hanem dltaldban szdt csdrea trajekt6idk nem szdr6dnak ezdrt rendszerek nemlinedrisak, mert drdeklf rdszbentart6zkodnak, a minket valamilyenstirl1ddst,disszipticihttartalmaznak(tdsd I. dbra). igt szemldletessd

b) ingaora

a/ pont ,Attraktor'' b) hatdrcikluspttrakto/' ldovela nyugalmidllapototleiro Bdrhonnaninditjuka rendszert pontbafut az osszestrajektoria. ugyanolyanlesz a viselkedese: nem csillapodik, az oszcillScio, a mozgdsstabilanperiodikus.

c) Wdzipenodikusrezgeseketleiro toruszalakl attraktor

Ekkor egeszens[irti ,Bzovesri"lesz a torusz.

A rendszereket leirotrajektoriiiktetszolegespontossdggal kiszdmithatok, a rendszerek teljesendeterminisztikusak, de nemline6risak is lehetnek.Ha kicsitbonyolultabb nemlinearis rendszereketvizsgiilunk, akkorfurcsa alak0, 0gynevezett,kulonos"attraktorokatkapunk,p6lddrulLoren? RosslerDuffing, Shawstb. attraktorokat. Au-nporrrR Box:ELORE leuzuEr6 vSELKEDEST LEiRoEGyszERU .errnnrcroRot<'

158

TERTECHNOLOGIA

lehet rjket tenni. N,lha - kijk)nrjsentrjbb mint hdrom dimenzi1stajekt6ria sereg esetdn - elegenddesetlegcsak eg,t sikkal val6 metszettiketvizsgdlni (Poincardmetszet),hogyhasznosinformdcifkat tudiunk meg a rendszerviselkeddsdrdl. disszipat[vrendszerekndla taiektdridk tdmoriildse egy stabil Vesztesdges, alakzat, ,,attraktor" kdrnydkdneldg g,takori.Az attraktor alakja a rendszer is tartozhatnakazonosattrak' irja te. Ettdrdfizikai rendszerekhez viselkeddsdt A torok, eztlrt drdemesezekettanulmdnyozni. nemlinedris,dinamikus rendszerek viselkedds,lnjl,jellegzetessdgeinila Magyar Tudomdny cimi foly6irat 1993/4.szrimaad dnekintdst. Abban az esetben,ha a homersekletetelkezdjiik tov6bb emelni, az eredetilegegyenestengelfli, hurka alaku 6raml6skepelkezd bonyolodni,hull6mossirv6lik a tengely. A23lII. ibr|nlifiszlk, hogy a h6mersekletid6beli lefut6sa meg fog vdltozni. Az eredetileg folytonos vonallal jelzett es ls periodusu gorbe meg fog v6ltozni egy kicsit 6s most m6r nem /6 lesz a peri6dusa,hanem ennek dupl6ja, 2ts, amint noveljiik a hom6rsfkletet. L6tj;ak az |britbol, hogy az e16bbmegadott h6rom nemline6ris differenci6legyenlet6ltal leirt megold6smost olyan lesz, hogy az elso ls peri6dusbana hom6rsekletkicsit alatta lesz az eredeti 6rt6knek,majd a m6sodik /s periG dusban kicsit folotte lesz, es 2ts id6 eltelt6vel fog a rendszer visszaterni Ha felrajzoljuk a f6zisdiagrammj6tennek a eredetihomers6klet61lapot6ba. messzir6lmdg mindig korkent felfoghthat6, a b ihrin mozgdsnak,akkor pereck6nt 6rtelmezhet6,onmagatmetm6r inkdbb hat6, kozelr6l azonban is felrajzoljuk, akkor azt diagrammjat a frekvencia gdrbet Ha kapunk. sz6 (f6l megfelelokisebb periodusnak frekvencidnak) uj, dupla l6tjuk, hogy az amplitumozgima, az eredeti szuperpon6lodik ami amplitudo is megjelent, peri6dus kettozds, akkor ujabb noveljtik, tov6bb h6mdrsdkletet d6ra. Ha a azaz blfirkhcio kovetkezikbe, a f6zisdiagrammmost m6r negy darabra hasadszet,6sa spektrumeloszl6sn6lujabbk6t,m6gkisebbamplitud6jelenik meg. A h6m6rs6klet tovAbbi 6s ujabb, most m6r egyre kisebb mertdkii ez afolyamatfolytathat6 esha nincs zaj a rendszerben,akkor emelked6s6vel ujabb es ujabb amplitud6 csucsokjelennek meg, de ezek egytekisebbek. Yalojdbana kdoszakkorjelenik meg,amikor a vdgtelenbetolfidik a rendszer periodicitdsa,amikor vdgtelenid6nek kell eltelnie ahhoz,hogy ujra a kezdeti 6llapotbajusson a rendszerirnk.Az az eg6szbena szokatlan,hogy egy nagyon egyszeri| determinisztikusnaktiin6 rendszerkezd kaotikusanviselkedni.

A rendszer nemlinedrisa surlodds es a vizszintessebessegkomponens miatt A a hom6rseklet(a kontroll parameter)noveles6velrij nemlineArisjellegu periodus jelenik meg, most mdr csak 2fo mrjlva lesz teljes a folyamat ciklusa, peri6dusa - ez a perioduskettozesvagy bifurkiicio B a hom6rseklettovdbbinovekedesevelelodllt2to periodustimozgasfazis. tereben felhasad a f6zisk6p, a frekvencia spektrumban megjelenik a dupla periodusnak(f6l frelarenci6nak)megfelelo rlj, kisebb amplitrldoj0 frekvencia C a homers6klettovAbbiemelesevela periodus megn6gyszerez6dik,6s ez a folyamata vegtelensegigism6tlodik

23,ZII. ABRA:ALULROLNEViTTTT ONSZERVTZ6 RENDSZER VISELKEDESE

NEMLINEARISRENDSZEREK

161

Ezt a szaktrodalomdeterminisztikuskdosznaknevezi.Ez az egyszerri6nszervez6 rendszertehat kaotikusan is tud viselkedni.A krils6 rend pa"rameter ert6kebefolyasola,hogy viselkedesemennyire szabdlyos,mennyire periodikus. A kiilso rend paramdter,gerjeszt6param6terertekebefoly6solja,hogy h6nyf6le frekvenciaes milyen amplitud6valjelenik meg a rendszerben.Ha tovabb noveljtik a rend paramdter, azaz a h6merseklet, Rayleigh sz6m 6rtdk6t, akkor ujabb, mdg kisebb amplitudoju frekvencidkjelennek meg a rendszerben,es igy megy ez addig, amig el nem eriink a tetjes kaotikus viselkedesig.Ezt a folyamatot mutatja a 23lIlI. il}:.ra. A gyakorlatbanezt a kiserletetazertnem tudjuk elvdgezni,mert a h6mersekletetnagyonnehezpontosanbedllitani,mindig van egykis zaj,fluktudci6, bifurk6ciot jelent6sen ami mdrra harmadik, negyedikspektrumfelhasaddst, befolydsolja6s a zajmiatt a spektrumelmosodik,ertekelhetetlenlesz. Erdemes konkret kiserlet helyett egyszerrioszcill6toron, rezgokoron (vagy mechanikusrendszeren)egy numerikuskiserletetelvegezni. A (73) osszefiigges irja le egy ilyen egyszerii,nemlinedris rezgo rendszerdifferencidlegyenlet6t: (73) X+k*-x+4x3=,4cosrrrr

A rendszer nemlinedrisa sirrlodds 6s a vizszintessebess6gkomponens miatt A fjabb bifurk6cio, perioduskettoztis utdn a fdzist6rben levo trajektoridk alakja6s az amplit0dofrekvenciaspektrum B ha nem lenne k0lso kornyezetizat, akAosz fel6 haladva egyre [jabb, jelennek meg. A kdoszesekisebb amplitridoj0harmonikusfrekvencidrk ten a spektrum folyamatossAvdlik vISELKEDESE RENDSZER zslrrr.ABM: ALULRoLHEvffrrr oNSZERVEZo

Mechanikusrendszeresetdna kiilso gerjesztoero, melyetA amplitrid6val es o.rfrekvenci6valmrikodtettink, 6llandoan hat a rendszerre.A rendszer surl6d6sdta k surloddsiegyiitthat6hatarozzameg.Ez a disszip6ci6tirja le. A24.la 6branldtszikarendszerfazisgorbeje. Barhonnanis inditjuk a rendszert, ugyanahhoza viselked6shezjutunk, mert a rendszerattraktora (16sdbox) mindig urgyanaz marad.Ha p6ld6ulk= 0,1546s ro : 1,219977, akkor az amp litud6 noveleseveljutunkegyreujabbesujabbbifurk6ciokhoz,azazperi6dus kett6zeshez. Ha kezdetbenA: 0,1,akkor0,1l-esamplitud6ndljutunk az elso egyujabb biturkaci6, bifirk6ci6hoz,0,ll4-n6l egy ujabbhoz,majd 0.11437-nel periodus kett6z6d6s6ll be. Ekkor a rendszerfazisterebenmindig felhasad a rendszertleiro trajektoria,fjabb esujabbvonal keletkezik.(Ldsd 24.1bitbra.) Ha nagyobb nagyitas alatt megnlzziik a felhasadt firzister trajekt6ri6it, akkor azt 16tjuk,hogy az elso esetben,a m6sodikban,a harmadikban stb. nem egym6smellett haladnakel a trajekt6ri6k,haneml6tsz6lagvdletlenszertien, random eloszl6sban.Ha azokat a pontokat osszekotnenk,melyek a kozel azonosdllapotokat fijilk le a fazisterben,majdnem egyenestkapn6nk. (Ez kozehtolegmegfelela Poincaremetszetnek.)

TERTECHNOLOGIA

Most egy nagyon fontos es erdekestulajdonsdgmegertesdnekki.iszob6re jutottunk ha egy koordin6tarendszerbena vizszintestengelyrefelvissztika rend param6ter 6rteket,jelen esetbena surlod6s\tenyezSertekdt,a fiigg6 legestengelyrepedig tetsz6legesleptekbenaz elobb emlitett Poincaremetszetental6lhat6 trajektoridk egymdshozkepestlem6rhet6 t6volsdg6t,akkor egybifurkdcidsdiagrammhozjutunk. (A 24.1b6br6n ennek kiss6torzitott vitltozatal6tszik.) L6tjuk, hogy amint a vizszintestengelyena rend parameter 6rteketnoveljrik, egyrekisebb 6s kisebblepesekkellenek ahhoz,hogy a bifurkdci6 megtortdnjenes csakhamareljutunk a k6oszig.Ket nagyonerdekes dltaldnostulajdons6g,hogy megj6solhatoegy univerz6lisszdm segits6gevel- melyet itt 6-valjeloltink - az, hogy mikor fog bekovetkezniegyujabb bifurk6cio. Ennek a &nak az erteke koriilbehil 4,66. Ldthato, hogy egyre kisebbeskisebbvdltozastkell a rend paramdterbenelerni ahhoz,hogyujabb bifurk6cioj6jjon elcj.Emiatt a k6osz igen gyorsanelerhet6. Ugyancsakegyuniverzdlissz6m,az cr (melynekertdkekoriilbeliil 2,5029) irja le, hogy milyen t6vols6gralesznek egymristola trajektori6k a f6zisdiagrammban. Ennek az {rtfke m6r kevesb6k6,zze1foghat6, de mutatja, hogy a sz6rod6segyrekisebbeskisebblesz.Ez azdrl erdekes,mert ha m6r nagyon sokszor felhasadt a finisdiagramm, teh6t sokadik bifurk6cion6l tartunk, akkor l6tszik, hogy egyfraktdlszerkezetalakult ki, azaz bdrmennyire is nagyitjuk a trajekt6ri6k finom szerkezetdt,mindig onmagukhoz hasonlo eloszlashozfogunk jutni. A frakt6lszerkezeta nemlinedrisrendszerekujabb fontos tulajdonsdga.Az el6bb megadott k6t univerz6lis sz6m,a 6 6s az cr tehdt alapvetoenlenyegesa nemlinedris rendszermegert6s6ben.A 6 sz6m hatinozzameg, hogy a rend param6ter mely ertekendlfog ujabb peri6dus, kett6z6ddsbekovetkezni,azaz a ffnisdiagrammonmikor fog egy ujabb trajekt6ria keletkezni.Ez a szirmazt is mutatja, hogy egy ujabb fazistrajekt6ria keletkezdsehez a rend paramdter 6rt6ket az el,6zonovekmenydurv6n egyotod6velkell novetni, hogy ujabb bifurkdci6hozjussunk. Tehdt ha az el5z6 peri6dus kettozeshezp6ld6u1l-gyel kellett megnovelni a rend parameter 6rteket, akkor a kovetkez6 l6pesben m6r csak durv6n 0,2-vel,az ijabb lepesbenmir ennek is csakaz otoddvel.A24.ld 6brdn kisse tonitvarajzoltuk fel ezeket az frtekeket, hogy egydltal6n le lehessen rajzolni. Az a param6terpedig a fLzisI|r trajektori6inak egym6st6lvalo tdvolshgtrtadja meg,gyakorlatilagez az egym6stkdveto alharmonikusokrelativ magassiig6t halarozza meg.

A az attraktor kepe a fdzisdiagrammon B az attraktor az elso 6s mdsodik bifurkiicio utiin

az attraktorkepe a harmadik bifurkdcio utAn, trajektoriakk6pe kinagyitva

D bifurkdcios diagramm (nem aranyosanrajzolva) A k nemlinearitiisiparam6ternovelve- ami lehet p6lddul hom6rs6klet, feszultseg,t6rerosseg - haladunka kiiosz fele

24. ABRA

164

TERTECHNOLOGIA

Azt gondolhatndnk, hogy miut6n el6rkeztiink a kaotikus dllapothoz, akkor a rendszer m6r csakiskaotikus modon fog viselkedni. Ez azonban nem igy van, mert a bifurk6ci6 forditottja is kialakul - ezt nevezlkreverz bifurkdci1nak.Ilyen esetekbenmintegy ,,ablakok"alakulnak ki a bifurk6ci6s diagrammonesbizonyosrend paramdterertekeknelrijra szab6lyosperiodusok alakulnak ki. Ez nagyon fontos 6s sz6munkral6nyegestulajdonsdgaa nemlinedrisrendszereknek.Aztjelenti, hogy amikor a rend parameteriink ert6ket noveljiik, eg6szenmagasrend parameter6rt6keknel is tal6lhatunk stabil,,ablakokat",ahol a rendszerszdpen,peri6dikusanviselkedik.A legelso peld6nkravisszat6rvetehdt,ha a homers6kletetnoveljiik, elerkezikegypont, amikor kialakul a determinisztikusk6osz.A hom6rsekletkiildnbseget(Rayleigh sz6mot) tov6bb novelvea k6osz meg marad. Ha m6g tovdbbnoveljiik a h6m6rsekiet kiilonbs6get, a k6osz mertlke nem lesz sziiks6gszertien nagyobb,taldlunk nyugodt ,,ablakokat",ahol a rendszer ujra periodikusan viselkedik,azaztaliilha1nnkolyan elektromos,m6gnesesterer6ssegeket mint rend parametert,melyek eleggenagyok, de a rendszer abban a szrik tarto m6nybanmegis regul6risan,periodikusanviselkedik. Termeszetesenaz eddigiekcsak minimAlis ismeretanyagotadtak a nemlinedrisrendszerekrol,a determinisztikuskAoszrol.B6vebbenpelddulal4Tl irodalomban lehet olvasni,a k6osszalkapcsolatoslegfontosabbalapcikkek ott tal6lhat6k meg. A fejl6desjelenlegi tdnyzatarl, a legujabberedmenyeket pedigpeld6ula [48] irodalombantaldljuk meg.(Erdemesmeg elolvasnia Magyar Thdomdnycimii folyoirat 199314.tematikus sz6m6tis.) Erdekes,hogy ezeketa viszonylagegyszerii6s fontos eredmenyeketcsak az utobbi dvekben 6rtek el, pedig kiserleti es elmdleti munk6ra mar a kor6bbiakbanis nagyobb figyelmet lehetett volna forditani ezen a tdren. Tortdntek ugyan uttor6 kezdemenyezesek a nemline6ris dinamikus rendszerekleir6s6ndl6s megertes6n6l,ezek azonbanjobb6raelszigetelterofeszitesek maradtak. A tortdneti kronologia miatt, hogy megerthessiik,miert nem terjedtek el ezekaz energiakicsatoloberendezesek,midrt nem ertett6k meg miikod6siiket,drdemesa nemlinedrisjelens6gekkelfoglalkozo nehdny kutato nevet 6s eredmenyeitp6r sz6ban megemliteni.Mdr emlitettiik Rayleigh b6r6 nevet ( 1842-1919),aki a matematika 6s frzika tobb 6g6banis jelent6setalkotott. Kiilonosen fontosak voltak az akkusztik6banel6rt eredmenyei.6 foglalkozott elSszora nemline6risoszcill6ci6k elmdlet6vel.Tal6n a legnagyobbe1m61eti munk6t afrancia Henri Poincardvâ&#x201A;Źgezte(1854-1912).

RENDSZEREK NEMUNEARIS

A matematikatobb fontos teriileten alkotott maradand6t,de a fizik6ban is Az oroszAlekszander neh6nyhelyenmegelozteAlbert Einsteinmunk6ss6g6t. Mihajlovics Ljapunov (1857-1918)nagyon fontos eredm6nyeket6rt el a linedris 6s nemlinedrisrendszerekstabilit6s6nakvizsgdlataban.Kort6rsuk, George Duffing mechanikus nemline6ris eszkozoketvizsgalt, igy tanulnemlinearis rendszereket.Erdekes,hogy a 2Gas, mbnyozta az oszc:J.lirlo 30-as6vekben,amikor az energiakicsatol6szerkezetekmegjelentek,szinte senki nem dolgozott aktivan sem a nemline6ris rendszereken,sem a nullponti energi6n.A konstrukt6rok gyakorlatilag,,tudominyos vdkuumba" keriiltek. A kutatok az akkor divatosrelativit6selmelettel,kvantummechaniErdemesmegemliteniazonkdval es magfizik6valfoglatkoztakelscisorban. ban David Birkhoff nevet (1884-1944).O folytatta Poincaremunkbji$,az oszcilldciok elmeletevelfoglalkozott.Megsejtettbizonyosdolgokat a k6osz dinamikus modelljevel kapcsolatosan.A holland Baltazar van der Pol (1889-1959) volt az elso kutatomernok,aki elektronikusszerkezeteken, nemline6risrezgokoroket.Erdemes r6di6ad6npr6b6ltaki a nagyfrekvencids m6g megemliteniaz orosz Nikolas Rasevszkinevdt ( 1899-1972).6 volt az elsci,aki az alkalmazottdinamikdt nem a frz;ka, hanem a biologia es tdrsadalom tudom6nyokteriiletdn haszndltafel. Forditsuk most frgyeLmiinketa nemline6ris rendszerekegy m6sik, szdmunkra ugyancsaknagyon fontos tulajdons6gafel6, ami az onszervezo, egym6ssalegyiittmrikod6rendszerekkelkapcsolatos.Ha tobb kis alrendszer ,,dolgozik" egytitt, onszervez6v6v6lik, akkor ezekneka rendszereknekaz energetik6j6tfelfoghatjukkooperativjelensegkdnt,egytittmiikod6,szinkronban dolgozo energetikairendszerkent(p61d6ulhulldmok vagy dom6nek). Ebb6l a megfontoldsb6lalkotta a ndmet Hans Haken a szinergetikakifejez6st, aki ennek a teriiletnek egyik uttoroje. 6 kezdte el az aktiv kutato a nemlinedris,6nszervez6rendszerektulajdonsagainakfelt6tevekenyseget r6sa teren, 6 vette eszre,hogy teljesenm6s fizikai rendszerekbenazonos elvek szerint zallanakleezek a jelens6gek.Rajta kivtil erdemesmegemliteni a belga Ilja Prigoginenevdt, aki Nobel-dijat is kapott az egyensulyt6lt6vol 1ev6,nemlinedrisrendszerek(f61egkdmiai rendszerek)tanulm6nyozitsil|rt. Sajnossenki nem foglalkozott meg a ,,hivatalos"tudomanyonbeltil a nullponti zaj 6s fluktu6cio, valamint a nemline6risonszervez6rendszerekkap csolat6val. Ez kisdrletileg a mernokokre maradt. A tudom|nyban ez a gyakorlatilagfontos ,,nagyegyesit6s"meg nem tort6nt meg, rem6ljiik nem

TERTECHNOLOGIA

sok6ig v6rat magira. Nezziik most meg a l49l6s [50] irodalom alapjin, melyeketHans Haken a szinergetikamegalkot6jairt, hogy milyen 6ltal6nos matematikaisaj6toss6gaivannak egy-egyonszervezorendszernek.

AZ ONSZERVEZ6RENDSZEREK TULAJDONSAGAI A linedris energiakicsatol6berendezesekn6l httuk, hogy komoly probl6ma (a Jekkel-fdlevaszeparifior kiv6tel6vel)az, hogy a felgyorsitott rendszerekb6l nagyon nehezgazdas6gosan kinyerni a tdbblet energiAt.Eppen ezertaz emlitett vizszepailfioron kivtil nemigen van es6ly arra, hogy mds line6ris energiakicsatol6berendezesgazdas6gosan mtikodtethetcilegyen. Ezeknll ugyanisktilon kell gondoskodnia lassit6srol.Technikailagnehezenoldhat6 meg a lassitdsugy, hogy a vesztes6gekne muljfk feliil a kicsatolt energi6t, azaznett6nyeresegiinklegyen.Nemlinedris rendszerekndlkooperativeffektusok haszniiatinal azonbangazdas6gosan megoldhato ez a problema.A szinergetika alapvet6 feladata az, hogy tanulmilnyozza az erySzerii,nemline6risalrendszerekegyiittmiikdd6sdt,s azt, hogymilyen v6ltozdsokmennek vdgbe egy zaj iiltal befolyasoltrendszerben.(A zaj kdrdese persze most sz6munkraa nullponti energiamiatt fontos, egy6bkenta szinergetik6nak nem ff feladataa zajosrendszerektanulmanyozdsa.) Az egytittmiikod6 szinergetikairendszereknelktilonlegestâ&#x201A;Źrbeli, idobeli energia-es anyageloszl6sok,diffuzios eloszl6sokjohetnek lâ&#x201A;Źtre. Olyanok, melyek line6ris rendszerekbenmagukt6l semmik6ppensem jonnek l6tre. Val6szinii, hogy az elet meg6rtdsdhezis alapvetoenfontos a biologi6ban lezajlonemlinedriskooperativjelensdgekmegert6se.Ezekaz onszervez'ldesek letrejohetnek a plazmitban,folyad6kokban(l6sd biol6gia), de szilArd testekbenis. Az alap effektusoksz6lest6rgykorrealkaTmazhat6k, azaz elektronokra, molekuldkra, fotonokra, kvdzir6szecskekre (fononok, magnonok, plazmonok, ekszcitonok stb.), biologiai sejtekre,6llatokra, emberekre,s6t embercsoportokrais. Ebben a vonatkozitsbana szinergetikafelhaszndl6sa elter a tudomdny szok6sosm6dszereit6l, hiszen ma altal6ban egym6ssal nehezen6rintkez6,vagy egytital6nnem 6intkez6 apro reszteriiletekendolgoznak a kutat6k, mig a szinergetik6bankifejezettent6vo1itudomanyteriiletek is talttkoznak, aztvizsgitljhk, hogy melyek a kooperativ, energetikailag

NEMLINEARIS RENDSZEREK

egytittmrik6d6rendszerekkozostulajdons6gai.Ez amegkozelitesuj a tudom6nybanesfeltetleniilel6remutat6. (Eztazinterdiszciplin6rismegkozelitest mdg egy alkalommal fel fogjuk haszn6lni,amikor a szolitonokrol lesz szo, mert ezek a nemlinedrisjelensegekis megtal6lhatoktobb, egym6st6ltdvol es6 tudomanytertileten.)Az egyiittmiikod6energetikairendszerekkiilonohoznak letre 6s energiaeloszldsokat sen drdekest6rbeli es idobeli sebess6gkiil6nboz6 frzikai,biologiai rendszerekben.Az el6zoekbenmdr l6ttunk egy onszervez6rendszerrepdldat, amikor a h6merseklet kiiLlonbs6gsebesseg gradienst induk6lt es az egy onszervezcirendszert inditott be. Igy hurkds kaptunk,melyekegym6ssal vagyhexagon6list6rbeli eloszl6sualrendszereket szoros kapcsolatbanvoltak. Hasonlo egytittmtik6do rendszereketfigyelhetiink meg a lezerekbenis, amikor az inkoherenssugdrzasbolkoherens hull6mok keletkezhetnekegy6tmenetiallapotut6n, majd ultrarovid impulzusok keletkeznek,k6s6bbpedig a rend paramdter novelesevelkaotikus 6llapot 611hatelo. Hasonlo oszcilldci6k allhatnak el6 elektronikuseszkozokbenis. A felvezetokbenis ismert, hogy erdekesterbeli eloszldsokalakulhatnak ki a lyukak es toltesekv6ndorl6s5nirl.Aplazmafizika kiilonosengazdagalkalmazAsiteriileteket mutat. A k6mi6banis megtal6lhatoka makroszk6pikus reakidribeli oszcilldciok.Jo pelda erreaz ismert Bjelouszov-Zsabotyinszkij ci6, ahol egyesanyagokidoben v6ltakoz:ra,oszcill6lvaalakulnak6t egymasba 6s igy a kdmcs6ben(reaktorban) periodikus szin es minosegi valtozdsok jdtsz6dnak le. Ugyancsakerdekesmorfogenetikai,terbeli eloszldsijelen-segek alakulhatnakigy ki, melyek a biol6gi6banis fontosaklehetnek. A gyakorlatban azonbanaz energiakicsatol6berendezeseka legfontosabbak,b6r a tudom6nyosirodalom ennek a teriiletnek eddig nem szenteltfigyel-met. H6rom szinten kell tanulm6nyozni minden jelenseget,amely szdmunkra fontos: 1.A legalso,mikroszk6pikusszilten a nullponti energia,a nullponti fluktu6ci6 es a kicsatolo szerkezet anyagakozti kolcsonhat6stkell vizsg6lni. (Ezt roviden az L Box-banm6r megtettiik.) 2.Kozdy vary mezoszintena kicsatol6 szerkezetanyaganak(ferro, ferriegyiittmtikdmdgneses,ferroelektromosanyag,plazma),kis egysegeinek, do rdszeinekviselked6s6tkell tanulm6nyozni. Pdldaul m6gnesesvagy ferroelektromosdomenek viselkedesdt,vagy egy-egyszolitonhull6m kolcsdnhat6s6ta plazmix al.

TERTECHNOLOGIA

3. Mig az el5z6 ket szinten statisztikus egyenleteketes fenomenologikus, tapasztalatiegyenleteketlehet haszntini, a harmadik, makroszk6pikus szinten m6r nemline6ris egyenletrendszerek irj6k le az anyag,az egyes szerkezetekviselkedeset.igy p61d6ula plazmaviselkedesdt a homerseklet es a plazmdban uralkodo gerjesztri terek fiiggv6nyekentkapjuk meg, folyadekokban a Navier-Stokesegyenletekethasznaljuk (ha egy6lta16n haszn6lhat6ak),m6gneseknelpedik a hiszterdzisgdrbesegits6gevel kell a munkapont mozgds6tkovetni. Matematikailaga rendszer6llapotat a finistlr leir6s6n6lm6r megismert A.llapotvitltoz6kkal irhatjuk le. A f6zisterbenvagy allapotterben,amely sokdimenzi6s is lehet, a rendszer allapotdt egyetlen pont irja le. Ennek a pontnak azid6beltvitltozttsittegy6llapotvektoradjameg, ami termeszetesen a ternek6saz id6nek is fiiggvenye.Melyek is a szokdsosparameterek,melyek 6llapotvektorokbanszerepelnek? Folyaddkokndl,k6miai reakciokn6l 6ltal6ban az atomok es molekul6k szitmifi,vagy siinisegdt szoktuk 6llapotvektorokkalleirni. A plazmakban, l6ngokban,a sebess6geloszldsokat szok6s6llapotvektorokkaljellemezni.Az elektromos,elektronikuseszkozokbenaz elektrom6gneses mez6kethaszndlilk az 6llapotvektor elemeikent.Szil6rd testekbenaz elektronok eloszldsa, mozgasahaszn6lhato fel az iilapotvektor elemekdnt,neuronh6lozatokn6l pedig a neuronok kisiildsi siirtisege.A morfogendzisn6la kiitonboz6 tipusu sejtek sz6ma a jelJemz6az iilapotterre. A gazdas6g6llapotterdtp6ld6ul a p6nz aran'itrs fluxusaival lehet leirni stb. Ezek a folyamatok term6szetesentobbf6leterbeli geometri6banis leirhat6k. Vizsg6lhatjuk a fenti jelensegeketa fizlkihan egyt6l h6rom terdimenzioig, de pelddul gombfehiletenis, ezdrt szdmosalkalmazdsilehet6segkinAlkozikitt is. N6zziik meg most, hogy melyek azok az alapvet6szempontok, melyeket ismerni es vizsgdlni kell, melyek leirj6k a nemlinedris, dinamikus onszervez6rendszerekviselkedeset.Haken a kovetkezofelosztdst javasolja: (evolution equations) a) rendszercgyenletek Ezek a makroszkopikusegyenletekirj6k le a rendszerink rendszerparametereinektâ&#x201A;Źrbeli es idobeli dllapot6t. Atahban nemlinedris koz6ns6ges differenciAlegyenletek, b6r n6ha parciAlisak.

NEMUNEARIS RENDSZEREK

169

b) instabilitas A rendszeregyenletek stabilitds vizsgiiata azert fontos, mert ez mutatja meg, hogy a rendszerhosszutavon stabil marad-e,azaz eryesparamdterei nem futnak-eel a vegtelenbe.A minket erdekl6 rendszerekkivdtel ndlktil stabilak, irm ez a stabilitas nem azt jelenti, hogy statikusanstabilak, azaz allnak. Sz6munkraa dinamikusanoszcill6lo,periodikus vagyktritzi-peri6dikus rendszerekaz 6rdekesek,s ezekndla nemline6risrendszerekndlgyakran fejl6dik ki a k6osz.Ez az6rt erdekessz6munkra,merl ez az iilTapotmindenkdppen elkenilend6.Az energiakicsatoloszerkezeteketa reverzibilis k6osz (reverz k6osz) periodikus ,,ablakaiban"kell rizemeltetniink, vagy m6g a kdoszt megelSzd6llapotban. c) alhendeles ( slaving) Kiilonosen erdekesnemline6risjelens6g,amely a line6ris vildgban nem fordul el6. Durv6n azt a jelensegetvagy dllapotot ertjrik alatta, amikor egy gyorsanlej6tszodofolyamatot al6rendeltinkegy lassabbanlej6tsz6dofolyamatnak, es a lassanlejifiszodo folyamat rend parameterehathrozza meg a gyorsan lej6tszodofolyamat relaxdci6jat,tortdnetdt, fejl6dâ&#x201A;Źs6t.A m6r t6rgyalt Rayleigh-Benardfele termikus instabilitdsn6l,amikor a hurkas vagy hexagondlis orvenyleseka h6merseklet kiilonbsâ&#x201A;Źg hatas6ra kialakulnak, letrejon azalfirendelesjelensege, mert a kezdeti 6llapotbanvdgtelenszabadsigfoku rendszera hevitds hatAsdrarendezett6v6lik es egy vagy k6t rend paramdter valamint mindossze h6rom nemlinedris els6rendii kozonsdges differenci6legyenletsegitsdg6velle lehet irni a rendszerviselkedes6t.Nem kell a mikroszk6pikusparameterekheznyutni ahhoz, hogy a rendszert le tudjuk irni, igy ez joval egyszenibb. Az energiakicsatoloberendezdsekn6l jelenseget a slavingvagyalarendel6s a nullponti energi6naka kicsatol6 berendezesselvalo kolcsdnhat6saadja meg. A vdkuumfluktuttcio, vagy nullponti energia fluktuacio egy vdgtelen szabads6gfokfrendszertad.Ez azonbankolcsdnhata szerkezetekkel, melyeket onszervezom6don is meg lehet epiteni es az dnszervezdrendszerekben kialakul6 rezgesekazok, amelyek szabiiyozztrk ezeketa rendszereket.A rezgdsekciklusideje,periodus idejehatirozzamega kicsatoldsgyakorisdgrlt 6smodj6t. Ezena szinten6s ennekaz alixendel6sneka segitsdgdvel t6rt6nik a sz6munkranagyonfontos szimmetriasert6sis, ez6rt az al6rendel6s,vagy slaving tdbbszoris a l6t6teriinkbe keriil majd.

TERTECHNOLOGIA

d) rend parameterek(order parameters) Azert fontosak, mert azeredeti,nagyon bonyolult rendszerekj6val egyszeriibb es kevesebbgonddal leirhat6 rendszerekreredukdlhatok a rend param6tereksegits6g6vel. Ilyenkor esetlegegy tobb t6rdimenzios parci6lis helyettesitenilehet egy algebraivagydifferendifferenciAlegyenlet-rendszert ds a rend paramdterekert6kehatirozza meg ebben cia egyenletrendszerrel, az egyszerfsitettrendszerbena jelensegekterbeli es id6beli lefoly6s6t. e) struktur6k kialakuldsa Ez alapvet6enfontos a nemlinedris onszervez6rendszerekben.Ilyenek a kezdeti pdldankpelddul a hexagon6lisvagyhurka alaku sebessegeloszl6sok ban, de ilyenek a turbulencia orvdnyei is. A kicsatol6shoza szolitonszerti hulldmok kialakul6sa,azok kolcsonhat6sainakmegismeresea legfontosabb, mert ezekmegtal6lhatokaz onszervez6,nemline6riskicsatolo rendszerben. /) instabilitdsi hierarchi6k A kicsatol6 rendszerekkiv6tel n6lkiil csak egycgy paramdtertartom6nyban mrikodokepesek,nem lehet tetsz6legesparameterekentizemeltetni lket. Ezert nagyon fontos megismerni,hogy mi hatinozza meg a stabilitds es instabilit6sfelt6teleit. A legfontosabbszempontokmegismereseut6n most terjiink rd a kicsatolo szerkezetekfizlkai tulajdonsdgaira.

A KICSATOL6SZERKEZETEKFIZIKAJANAK

ndvro xdnvonllazAsl

A PLAZMA El6re kell bocsdtani, hogy a kicsatol6 rendszereketleiro matematikai 6s fizlkai egyenletekmeg nagyon messzevannak att6l, hogy minden r6szletkerdesreviiaszt adjanak,sot gyakorlatilagcsakcsir6iban,elviekbenl6teznek A kovetkez6 neh6ny oldal a teljes jelens6grendszertleir6 osszeftigg6sek. c6lja puszt6n csak az, hogy megismerkedjiinka legfontosabbrendszerek miikoddsenekalapelveiveles a leirfsukhoz sziiksegesmatematikai m6dszerekkel, egyenletekkel.

NEMUNEARIS RENDSZEREK

A25.la ihrinlifisztk a Tesla,Moray 6ltal valosziniileghaszn6ltszerkezet alapelve,ami egyolyan kistilesivagyritkitott girzokaltartalmazocso, amely egy rezgokdrresze. Ennek a plazm6thasznal6rendszernekalapveto,lenyegestulajdonsdga,hogy nagytomegupozltiv iont es kistomegumozgdkonyelektront tafialmaz. A nagy tomegktilonbs6gekmiatt, ha a plazmira elektromos terrel hatunk kivtik6l, akkor hulldmok alahrlnak ki. Arra kell torekedntrnk,hogy a 25.1bibrinl6that6 hulldm alakokjojjenekl6tre az elektronoksebessegeloszlilsfuil. Azaceltehifi, hogy rovid id6 alatt felgyorsitsukaz elektronokat, majd a lassit6sukhosszabb idci alatt menjen vdgbe,azaz LtuolAt6r, kozelitsen nulldhoz. Termdszetesen ezeket a majdnem f[ireszfoghoz hasonl6, nagy amplitud6ju rezgeseketilyen pontos haromszogalakbannem tudjuk e16611itani, de el6g,ha ert meg lehet kozeliteni.Ez a rendszerazertonszervez5, mert a gyorsitdseslassabblassitds egyenlotlenid6kozii ciklus6ta rendszermag6tol,bels6elrendezese, fel6pitese miatt val6sitja meg, nem kell ki.ilon gondoskodni a gyorsit6srol6s lassit6sr6l. Az egyensulytoltdvol levo plazma nemline6ristulajdonsdgaimiatt alakulhatnak ki ezek az asszimetrikushulldmok az elektronok sebessegenek id6beli lefut6jellegea25.lc 6branl6thato. s6ban.A gyorsul6sidobeli eloszldsanak A plazmatulajdonsdgair6l,szdmunkralegfontosabbviselkedesim6djair6l az l5ll irodalom nyujt dtfogo 6ttekintest.A Tesla-Morayszerkezetekalap gondolata, hogy az egydbkent elektromosan semlegesplazmaban olyan hulldmokat hozunk 16tre,melyek rezonanci6bannagyonnagy amphtidojttak,ezâ&#x201A;Źrt igen nagyhelyi gyorsul6sokatlehet elerni. A nagyhelyi gyorsuldsok eredmenyezikaz erciskicsatoldst.Ezdrt hangsilyozta Tesla6s Moray is a rezonancia alapveto fontossdg6t az energia kinyereseben.Ma m6r nem tudjuk, hogy az aplazma,amivel TeslavagyMoray dolgozottmilyen h6m6rsekletii,milyen siiriis6giilehetett. Csak sejteni lehet, hogy nem tril sz61s6s6gesenmagash6mers6kletiiplazmindolgoztak, hiszenaz alkalmazottcsovek h6tkoznapiiivegbolkdsztltek, 6s tudom6sunkszerint egyikiik sem haszndlt hoszigeteldst.(Ezert sejthet6, hogy alacsonyh6mdrsekletti6s kis sririis6gri plazmifi hasznaltak.)Els6sorbanaz ebbenlejatsz6dofolyamatok6rdekesek sz6munkra.Moray eset6benmeg azt is lehet tudni, hogy radioaktiv anyagokat alkalmazott a plazma cs6ben. Val6sziniileg az6rt, hogy egy minimdlis mennyisdgtiplazma az indul6shoz mindig legyen, elkezd6dhessena folyamat. Teslak6sziil6k6r6lsemmilyenk6zelebbiinform6ci6 nem maradt fenn. (A technikai megolddsokategy6bk6nta kovetkez6fejezetbenismertetjtik.)

NEMUNEARIS RENDSZEREK

-Or

-5rt

'A=-_l=:+<O " e-Cl

A PLAZMA LEGFONTOSABB TULAJDONSAGAI Mivel a plazmirbaneredetileg semlegesgitzt ionozillank, azaz elektronokat szakitunk le az elektronhdjrol, aplazma osszess6geben elektromosansemjon letre, amelynek oka leges marad. Ha b6rmilyen toltes sz6tvdlasztodds egy elektroncsoportionokhoz viszonyitott elmozdul6sa,akkor elektromos eroterekkeletkeznek.Ezek igyekeznekkompenziini a letrehozott gerjeszteseket.Ezek az er6tereknagyon nagy 6rtdket erhetnek el a reszecsk6kkoncentr6ci6j6naknoveked6s6vel, ki.ilonosensriLrriplazma esetdn.Az [51] irodalombanArcimovics es Szaggyejev egyszeriibecslestad az ilymodon keletkezo elektromost6rer6ssegertekere.Tegiuk fel, hogy egy kis terfogatban sikertilt teljesenszdtviiasztania pozitiv es negativ tolt6sri reszecskdket.A tolt6smegmaradas egyenletâ&#x201A;Źta (74) osszefiigg6s irja le, ami a Poissonegyenlet: divE= 4np (74)

--1-r--;-

tlte"1

Itt p-val jel6ljrik az elektromos tolt6ssririisegerteket egy-egyszepariit tartom6nyban. Ha a tartom6ny line6ris m6reteinek nagys6grendjetx-szel je161jiik,a plazmitbanpedig n darab toltes van, akkor a (75) osszefiigg6s szerint a tolt6s forr6sa,azaz a toltes mennyisegea divergenci6valirhato le:

divE-L-4n,-->E-4nnex x kistil6sicsoben az elektronokgyorsabbanmozognak, A kvdzineutrdlis ernek el, mint a nagyobbtomegtl 6s emiatt nagyobbgyorsuldsokat lassabbangyorsulopozitivionok c6lszeni vdltozdsa enerB elektroncsoport, elektronhu llamsebesseg6nek giakicsatolds hull6moknemalkalmasak a kicsato. eset6n(szimmetrikus l6s megvalosit6s6ra) Ugyanazona reszecsktindtfuto 0jabb 6s 0jabb hulldm hatdsaraa reszecskesebess6ge, s igy energidjais mindigno. C A gyorsul6sidobelilefutdsa kell. Jol liitszikaz aszimmetria, ami az energiakicsatoldshoz

25. ABRA

(7s)

Igy kiszdmithat6,hogy a toltesszepar6l6ddsmiatt kortilbehil mekkora terer6ssegjon letre a line6ris m6ret 6sa toltessiiriisdgfiiggv6nydben.L6tjuk, hogy minel nagyobbt6vols6gratudtuk szepar6lnia toltdseket,ann6l nagyobb terer6ss6gjon letre.Atolt6s szepar{l6d6startom6ny6banaplazmarppotencitrJjaa (76) osszefiiggdssel irhat6 le: <p-Ex-4nnex2

(76)

Ha az ionizitlt plazmifi hidrogenb6l dllitjuk elo, amely mindossze egy higanymillimdter nyom6sonvolt hideg allapotban, akkor egy kobcentimeterben 7 .106 ion 6s elektron lesz. Ha valamilyen m6don ezt a semleges plazmifi sikeriil megbontani ugy, hogy 1 mm-es tartomdnybanszepar6ljuk az elektronokat 6s a protonokat, akkor a gerjesztettelektromost6r 6rteke koriilbeliil 1010Vlcmlesz, apotencidlktilonbsegnagys6grendje pedig 10eV.

TERTECHNOLOGIA

174

Ez a toltes szetviiasztodis az I milliard V-os potenci6llal irre6lis, a gyakorlatban nem lehet megvalositani.A keletkezettt6rer6ssegtermeszetesen igyekszikaplazma kezdetineutraht6s6t,semlegesseget visszadllitani.Abban a tartom6nyban,ahol ez a toltds dekompenzdciomegtortlnt, at6r taszitja az egyezSel6jelf toltdseket,6s vonzza az ellenkezoel6jehieket. Sokkal kisebb meretekben, az atomok mereteinek nagysdgrendj6ben azonbannem feltetleniil maradmeg a semlegessdg, minthogy a tobblettolt6s 6ltal letrehozott t6,rkeveslehet ahhoz, hogy befoly6soljaa r6szecskekmozg6s6t. Egy fontos fogalmat kell bevezetni, az igynevezett Debye hossz fogalmdt, ami egy fels6 korldtot ad meg. Ha a mozgits tartom6nya sokkal kisebb,mint ez dz tp, ?z?z Debye sug6r,akkor egy x linedris meretii t6rfi> gaton beliil a t6lt6sek sz6tv6l6salenyegebennem befoly6soljaa r6szecskek mozgirsirt,mig ha az x lrtdke sokkal nagyobb,mint ez a Debye sug6r,akkor az ellent6teselSjelii toltesekkoncentrSciojaa szobanforg6terfogatbanmajdnem azonos. Ahhoz, hogy megbecsrilhessiikennek a szeparirciosDebye hossznakaz ertflk|t, el6szorisa r6szecsk6kpotencidlisenergi6j6tkell ismerniink. Ugyanis az rp line6rismeretri tartom6nybana toltott rdszecskepotenci6lis energi6jateles t61t6ssz6tv6l6seset6negyenloa rdszecsk6kh6mozg6s6nakZeneryi{jixal. Ebben az esetbena potenci6lisenergia6rtek6ta (77) osszefiigges adja meg,ahol U-valjeloljiik a reszecskdkpotenci6lisenergi6j6t: U : eg - 4nne'rto- T

(77)

Itt x helyere irtuk be rp ertfkdt. Az U potencidlisenergiaazonosertekri lesz a h6mozgits T energi6j6val.Innen kapjuk meg a kordbbi x, most 12 6rt6keta (78) osszefiiggdssel:

,"_(_:_o;

(78)

Ez az rp â&#x201A;Źrtektja le az elektromos t6r ,,6rny6kol6s6t"a plazmitban.Ha ugyanis egy q probatoltestbevisztink a plazmirba,e t61t6stolr t6volsdgraa potenci6l q/r Iesz.Azonban a 4 pr6bat6ltestere a plazmii polarizalja 6s a tolt6st6l nagyobb t6vols6gokramar megv6ltozlka potenci6lgorbemenete. Ha iires v6kuumban vizsgaljuk egy pr6bat6lt6s terdt, az elvileg vegtelen t6vols6gb6lis 6szlelhet66s 6rt6ke lassancsengle. Plazma esetdn azonban

NEMUNEARIS RENDSZEREK

175

nagyon gyorsan, exponencidlisan cseng le, mert polaiz|lja a plazmifi. A Debyesug6r,amelya tolt6s dekompenzacios tartom6nyterbelimeretetjeloli, lehetos6getad annak az idonek a becsl6s6reis, amig ezeka tartom6nyok fenndllhatnak a fluktu6ci6k miatt. EzI a jellegzeteskaraklerisztikus idot ugy kapjuk,hogyaz rptartom6nyt elosztjuka gyorsabbreszecsk6k,azelektronok sebessdgevel.Eztirlale a (79) egyenlet,ahol rjeloli a karakterrsztikus id6t:

'-+-ffi:(-t'-^^,J

(7e)

L6tjuk, hogy min6l tobb toltes van egy adott tartomdnyban,melyet az n ert6k ad meg azazmin6l nagyobbaplazmasiiriisege,annalkisebbeka toltes dekompenzdcioterbeli 6s id6beli dimenzi6i. Az rp ertekeann6l nagyobb, min6l nagyobba h6mdrsekletes minel kisebb a plazmasririisege.Ezdrt a kv6zineutralit6s srini 6s hideg plazmilal toltott terben csak kis t6rfogatokban sertlhet meg, viszont ritka es forr6 plazmihan a Debye hossz nagyobblehet a plazmixal toltott ter meretenel.Ekkor az elektronok es az ionok egym6stolfiiggetleniil mozognak es hidnyztk az elTer..kezS el6jelii toltdsek koncentr6ci6j6nakkiegyenlit6desimechanizmusa.Ezert tehht azt az ionailt g6zt neveznik plazmdnak,amelynel a Debye hossz kicsi a gdz 6ltal elfoglalt t6r mereteihezkepest.(Ez a Langevin fele definicio.) Fontos megjegyezni,hogy az elektron es ion koncentrdci6nem sztiksegszerfen egyenl6egym6ssal,hiszen a plazmitbantobbszorose n ioniziit atomok is megjelenhetnek,elvileg teljesencsupaszatommagokis letezhetnek. A Z mennyis6gnekmint plazma hcimersekletneka bevezetâ&#x201A;Źsecsak akkor indokolhato,ha azonosaz elektronok6saz ionok 6tlagoskinetikus energi6ja. A plazmitban azonban 6ltal6nos esetbenlegal6bb k6t h6m6rs6kJet,a T, elektron 6s a Tl ion hSmersekletl6tezik. A kisdrleti berendez6sekbenaz elektron h6mersekletrendszerintsokkalnagyobb,mint az ion h6mers6klet. Ezt az elter6st - mint m6r emlitettiik - az elektron 6s az ion t6meg6nek tobb ezerszeresktilonbsdge okozza. Azok a kii1s6 aramforr4sok, melyek segitsdg6vel aplazmdtletrehozzirk(p6lddulg6zkisiil6svagyohrnikus hevites segits6g6vel), a plazmaelektronjainakadnak 6t energi6t,mert az elektronok hordozzdk az inamot. Az ionok ugy kapj6k meg az energidt,hogy iitkoznek az elektronokkal.Egycgy{itkoz6ssor6naz ionnak irtadhatorclativkinetikus energianem lehet tobb, mint 4 . mr/mi. Az dtlagosanfitadottenergia drt6ke

TERTECHNOLOGIA

176

m6g ennel is kisebb, mivel az elektron tomegesokkal kisebb, mint az ion t6mege,igy az elektroncsakneh6ny ezer titkozessor6n kepesatadni teljes energiafeleslegdt.Altalaban nem is egyenlitodikki az ionok es elektronok kozti energiaktilonbseg,mert a kiilonbozo h6atad6simechanizmusokmiatt a plazmitbolallandoan t6vozik energia es ezt f6leg az ionok adjak le, mig mechanizmusok f6leg az elektronokat gyorsitj6k, az energiabet6p1616si azoknak adnak 6t energiat.gy rendszerintfennmarad a nagy killdnbsegaz krjzdtt.Ha noveljiik a plazma stirtiseg6t,ez elektronok6s ionok hcimdrsdklete a kiilonbseg csokkenthet6,mivel az elektronok 6s ionok kozti iitkozesek szitmaadott plazma tdrfogatbana koncentrdcionâ&#x201A;Źgyzetdvelar6nyosanno. Olyan eset is elkepzelhetci,amikor az er6senioniz6lt plazmttbanaz ionok h6mersdkletenagyobb,mintazelektronoke.Ezeka gyorsimpulzuskisiilesek esetenlephetnek fel, amikor a plazmitbanlokeshull6mokgerjednek'

RENDSZEREK NEMUNEARIS

Az ao rezgesekazigynevezett Langmuir rezgesek.Az ionok nagy t6megtik miatt iitalitban nem vesznekr6szt a rezgesekben,tulshgosanlassuak. A kozons6gesnem ionizitlt ghzban,ahangrezgesekn6la visszaterit6 er6 a rugalmas ero, azaz a nyomds gradiens.A plazmitban az elektromoserSk j6tssz6k a ff szerepet,melyek a toltds kompenzaci6miatt keletkeznek.A Langmuir rezgesekaz rollofrehenciajuhull6mok alakj6banterjednek aplazm6ban,esfrekvenciajuk6ltal6banegyszeriisitettesetbennem fiigg a hull6mgea v = A,rlk keplettel hossztol.Az ilyen longitudin6lishulldmok f6zissebessd = irhato le, ahol k 2plX, ahol k a hull6msz6m es i"a hulldmhossz. Kis hull6mhosszakesetena kozonsegeshang hat6s6t is figyelembekell venni, kapcsolatos.Ezt aket rugalmas amely a plazmabelinyom6skiildnbs6gekkel kell. Ebben az esetbena sebessegnegyzetdta (82) osszeerot osszegezni fiiggesirja le: .t

A PLAiZMABAN KELETKE7Iii REZGESEK Az eddigieksordn azt az egyszer'|esetetvizsg{ltuk, amikor lok6lisanalakultak ki koncentr6ci6 elterdsekaz ionok es elektronok kozott, ezert helyi elektromoster gradiensekkeletkeztek.Term6szetesennemcsakilyen helyi gradiensekkeletkeznek,hanem a plazmdn vdgigfutdrezgdsekis. Ezek a rezgeseklehetnek a hanghozhasonl6 longitudindlisrezg6sek,YaWa szil6rd rcztestekben6s a v6kuumbanterjedo rezgesekhezhasonl6 transztrerzalts rezgesek gdsekis. Minket itt most csak a hanghoz hasonlo longitudin{lis erdekelnek.A tovaterjed6rezgeseklegegyszelibb esete,amikor a plazma valamelytartom6ny6bant6lt6s tdbbletet hozunk letre - p6ldaul kiils6 gerjesztessegits6g6vel. vizsgaluk meg, hogy mi kovetkezik eztfian.Sik plazma retegeseten amelyeta legegyszelibbvizsgalni- a visszateritoer6 hat6sara az elektronok mozg6s6ta (80) egyenletirja le: m"Li-eE,-4nnezA,x

(80)

Itt Ax ert6ke a toltes szepardciotdvols6g6tjelenti. Egyszelien a Newtonfele osszefiigg{stirtuk fel, amely az ero,gyorsulfs es tomeg kozdtt 6ll fenn. A toltesfeleslegsz6toszl6s6trezg6sekkiserik, melyek frekvenciajdta (81) egyenletadja meg a (80) egyenletkdvetkezm6nyek6nt:

,,-(YLJ

( 8 1)

4nne2

Apo

l f - - - - ! -

ffinK'

(82)

OQ,

Itt az elektromosterek 6s a rugalmas osszenyomasbolszarmazo erok jelentik a visszat6rito,visszarendez6erot.A plazma frekvenci6jaigy a (83) osszeftigg6ssel szamolhat6ki: , 4nne2 ,, 0P, o----+K'me oP"

(83)

a p"azelektrong6zsiiriisdge(p, : nmr), prpedig Ebbenaz dsszefiiggesben aplazma nyom6sa.Alacsony homdrs6kletriplazmdbana hulldm terjedesdre l6nyegesenhatnak az elektron-ionritkoz6sek.Az ilyen iitkozesek soran az elektronok rendezettmozgds6nakenergi6ja,azaz a hull6m energi6jacsokken esa hull6m csillapodik.Ezadiszperzi6smechanizmusmind a Langmuir tipusu elektronrezgesselkapcsolatoslongitudindlis hulldmoknal, mind a hulldmok terjed6sesordnmegjelenika plaztranszverzithselektrom6gneses m6ban. Tdbbfdlecsillapod6simechanizmusis fontos a plazm6kban. Erre most he$hi6ny miatt nem tudunk kiterni, de fontos, hogy a rezgdsekakkor fiiggy6nydnekmaxitudnakjol kifejl6dni,ha az elektronoksebess6geloszlasi fiiggvdnyenem lapos. muma van egytartom6nyban,azaza sebess6geloszlds Ezekben az esetekbenazok a hul16mokgerjednek,melyek f6zissebessege valamivel kisebb,mint ami az eloszlSsfiiggvenymaximumdnakmegfelel.

178

TERTECHNOLOGIA

STACIONARIUS NEMTINEARIS HULLAMOK T6rjiink most 16 azokraa hullamokra, melyek minket erdekelnek,6s amelyekrol m6r n6h6ny dolgot megemlitettiink. Olyan hull6mokra van teh6t sztiksdgtink,melyekhosszabbideig lfteznek, ezdrtstaciondriusnaknevezzrik 6ket. Ezek gyakorlatilaglongitudin6lis hull6mok, melyek a kicsatol6sics6 ben vegigszdguldanak. Nemlinedris hulldmok pedig azert erdekelnekbenntinket, mert a nemlineririsdiszperzi6ji hulldmok eseteben iilhal elo az, hogy az elso hulldmfront, a felfuto hulldmhosszmeredekebblesz, mint a lefut6 hull6mhossz,6smindez stabilanmegmaradhat,sot tobb ilyen hull6m ak6r egym6son is AthaladhatanelkiiLl,hogy egymdst zavarndk. igy nagy gyorsul6sok6rhet6k el a hullAmfrontn6l.Min az egyszerii,linearis diszperzioji gitzokn6lis letrejohet olyan lokdshull6m,amelynek meredeksege, felfutdsav6ltoz6, egyre meredekebblesz es utdna cisszeomlik.Ez a folyamat addig erdekel benniinket, mig az eliilso front meredekkd valik, de olyan mechanizmustkell keresniink,ami lehet6leghosszabbideig megis 6rzi ezt a hull6mfront alakot. A26.la 6br6n ldtszik ez a nemlilearis hulldmprofil deform6cio.Amikor letrejon a hull6m szakad6ses a profrl deform6cio,az m6r a kdoszaak,a kaotikus jelensdgeknekfelel meg. Ez abban nyilvdnul meg, hogy azok a profrl szakaszok,melyek nagyobb sebessdgnek felelnek meg,igyekeznekmegelciznia kisebb sebessegii szakaszokat,s vdgtilkialakul a szakadds,ahogy Arcimovics 6s Szaggyejevtrja az [51] irodalomban.A gdzdinamikdbana frontok meredeks6g6nek novekedes6ta disszipativeffektusok korl6tozzitk, aplazmitbanviszont a diszperzi6seffektusokjdtszhatj6k a f6szerepet,vagyis a f6zissebess6g ftiggesea hulldmhosszt6l.A diszperzio szerepet,amely korlifiozza a hullSmprofil meredekebb6v6l6s6naknemline6ris folyamatdt, a kovetkez6kkellehet megvildgitani: Az ehils<ifront meredekseg6nek noveked6semagasabbharmonikus sztiletesetjelenti a hull6mban a nemlinearitdshatdsdra.A t6ma bevezet6resz6nel mdr l6ttuk, hogy a nemlinearitds hatasarahogyan sztiletik magasabb harmonikus modul6ci6 6s a hulldm kiegyenesitese,a rektifik6ci6 hogyan keletkezik.Az amplitudo szerinti e1s6,meg line6ris kozelit6sbenb6rmilyen hu116megy e-rcDt+ik( ahku harmonikus hullam marad. Mdsodik kozelitesben tgyanaz a mechanizmus egyszerrienmasodik harmonikus sziiletes6hez vezet,mint m6r lattuk. (Itt most a line6ris diszperzi6storvenyt6l va16elt6r6s j6tsszaa foszerepet,amit ott az e tenyezovelvetttink figyelembe.)A mdsodik harmonikus akkor gerjedhethat6sosan,haez a k6nyszerer6rezonancidban

NEMUNEARIS RENDSZEREK

179

van az oszcilldtor saj6t frekvenciitjixal,vagyis a 2a kdtszeresalapfrekvenci6jdnak (a diszperziostorvenyben) 2k hullfimszdm felel meg. (Ilyen eset majd el6fordul a ferrom6gnesesnemlinedrisrendszereknelis!) Hogy 16ssukhogyan 611itjameg a diszperzioa profil meredekebbev6ltts6nak nemline6risfolyamatifi, ndzzikmeg azt az esetet,amikor a f6zissebessdgcsokkena hull6msz6mnovekedesevel. Ekkor a f6zissebess6g nemline6risjdruleka es a diszperziosj6ru1ek,amely a profil meredekebbdv616sakor jelenik meg, ellenteteselojehi, ezert kompenziihatja egym6st.Ez az a mechanizmustehdt, amely 6l1and6v6,staciondriussdteheti ezeket a hull6mokat. Ilyen diszperziostorvenyiik van a Langmuir hull6moknak 6s a rovidhull6mu ion hangrezgeseknek.Ezeknel nemlinedris stacion6rius hulldmok, szolitonok megjeleneserekell sz6mitani.Lehet, hogy a rovidhull6mu ion hangrezg6sekazok,amelyeka Tesla6s Moray konverternelis az energiakicsatoldstelvegeztek.Az osszesmennyisega â&#x201A;Ź = x - ul kombrn6ci6 fiiggvenye lesz, ahol uyahulldm terjedesisebessege. Ezeketa hulldmokat ugy lehet tekinteni, mtnt az eredeti hullhmcsomagaszimptotikus6llapot6t egy el6g hosszu id6 eltelteut6n, amikor a nemline6rismeredekebbdv616ses a diszperzio m6r stabilizdljakegym6st. A nemlinedrisLangmuir hull6mokat a hidrodinamika egyenleteisegits6gevellehet tanulm6nyozni,ha kieg6szitlik a m6r felhaszn6ltPoissonegyenlettel. Eredmenykenta (84) 6s (85) egyenleteketkapjuk:

Lt= 1)./-(rr.#Y

(84)

- u7) n= -nsu1(u

(85)

Az tntegrircios6lland6kat abb6l a feltetelb6l hatdrozhatjuk meg, hogy perturbdlatlan,zavarinmentes6llapotbanq = 0, u = 0 6sn : n0.A megolddst itt most r6szletesennem ismertetjtik,de be lehet l6tni, hogy kis amplitudok esetena q (â&#x201A;Ź) harmonikus fiiggv6ny.Nagy amplitudok esetdnazonban,bitr 0ro" 6s $^i, kozott vttltozo peri6dikus fiiggv6ny marad, a hul16m profilja eltorzul, mint ezt a 26./b 6bran l6tjuk. Ha e < 0, akkor a potenci6lgodorben az oszcTlTittonahato-U(q) negativer6 6rteke nagy.A <p-nekezt az 6rtdktartom6ny6t az oszcllTittorel6gg6gyorsanelhagyja,l6nyegesengyorsabban, mint g pozitiv ertektartomdnydt.Ennek eredm6nyek6ppen kapjuk a poten-

181

NEMUNFARIS RENDSZEREK

ciitka azugynevezettknoidtilis hullamot.Az ennek megfelel6eâ&#x201A;Źelektromos terhull6m eliils6 frontja elegg6meredek,mig a h6ts6 nem annyira. A hull6mprofil meredeks6gdneknemlinedris novekeddseta vizsg6lt esetben a diszperzio dllitja meg, a rezon6nsreszecskdkkelvalo energiacser6tpedig a rdszecskdkfdziskever6se teljesenkikapcsofa. A potencifl amplitud6 hat6rertdke ebben a hulldmban gno,- -mull2e, amint ez a potencial gddor alakj6b6l kovetkezik.A plazmahull6mbana diszperzioseffektusok a nem tulzottan nagy I gmin | {muf l2e amplitudo esetâ&#x201A;Źnkepesekmegdllitani a folyamat6t. hull6mprofil meredekebbev6l6s6nak6s osszeomldsdnak A m6sik hatdresetben,a nemline6rision hanghulldmokndlis elofordull6nyehatnak kiilonboz6 profil meredeksegiihulldmok. Ezek fdzissebessege gesennagyobb,mint az ionok termikus sebess6ge, ezdrLaz ionokat a hidekkor a m6r rodinamikai egyenletekkellehet vizsgalni.Az ionok sebesseg6t bemutatott (84) es (85) egyenletekhatitrozz6kmeg, de az elektron hely6re lenyeaziontomeget kell helyettesiteni.Az elektronokhomozgdsisebess6ge gesennagyobba hull6m fdzissebessegenel. Szdmukraa hu1l6mtere gyakores amplitud6ja kozti latilag kv6zistaciondrius.Egy ilyen hull6m sebessege osszefliggesta (86) egyenletadja meg: ,U,:

7ll2m,fexp(eg-^lT"- l)l' exp(eg-*l T") - 1 - e9.",/\

(86)

Ugyanugy, mint a Langmuir hulldrnban, a nemlinedris hanghulldmban is letezik a potenci6l amplitud6jdnak olyan hat6rertdke,melyet tullepve az ionok kezdenekvisszaverodni.Ez a hull6mprofil osszeomlasithozvezet. Ekkor az ion hanghull6mban a potenci6l amplitud6 hatfrerteke a (87) osszeftiggdssel irhat6 le, ahol M ahelyr Mach-sz6m6rteke:

'r*,*'{ meredekebb6v6l6sdnakfolyamataa kozeg hulldmprofil A szimmetrikus miatt nemlinearit6sa B knoid6lishulldmokorofilia

26. ABRA

(87)

Ekkor ism6t ugynevezett maginyos hull6mok vagy szolitonok alakulhatnak ki. Ezeket sok nemlinedris jelens6gn6lmegtalaljuk.(Kes6bb m6g rG viden visszateriink r6juk.) A szoliton szitmina ez az amphtld6 koriilbeltil 1,6 kritikus Mach-sz6mnakfelelmeg. Stacion6riusion hang szoliton csak az M < M po1hat6r Mach-szdmokndllltezhet. Enn6l nagyobbMach-sz6mok

142

TERTECHNOLOGIA

esetena hull6mprofil egyremeredekebb6vdl6s6tes osszeoml6sdta diszperzio mdr nem k6pesmegallitani. Ilyen hanghull6m akkor letezhet,ha semmifele disszip6ci6sfolyamat nem miikodik, amikor a hulldmfront mogdtti feltdteleka front el6ttieketismetlik, vagyisa megold6sszigoruanreverzibilis. Nemline6ris plazmirban azonban letezik disszip6cio es ez a disszip6ci6 megsertia szimmetriti. Ez olyan lokdshull6mkeletkezdsehezvezet,ahol a frontok nem lesznek szimmetrikusak.Ket kiilonboz6 plazmaiilapotot kot osszeegyilyen hull6m, a front e16ttegy zavartalan,nem perturbdlt 6llapotot es a front mogott intenziv rezgesekkelmodulaltat. A kozons6gesgdzdinamikdtol elter6en a gerjesztettallapot a lokes hull6mfrontja mogdtt nem jelent termodinamikai egyensulyt,mivel nilcsenek val6sdgosiitkozesek, melyekezt beiillitanak. Nagy Mach-sz6mokeseten,amikor sokfluxusu ionmozgdsjelenik meg, 6sa hull6mfront osszeomhk,azitkdz6smenteslok6shull6mlamindriselm6lete nem haszn6lhato.Ekkor olyan instabilitds alakulhat ki, amit sugaras instabilitdsnakneveznek.Az ilyen tipusu instabilit6s a rendezettmozg6s energiitjhtkaotikus, turbulenspllzitciok energi6j6baviszi 6t. Ebben a jelensegbenteh6t a rend parametera Mach-sz6m,egy bizonyos ertek meghaladdsautdn itt is kialakul a kaotikus 6llapot. Nagyon durv6n, nagyonetnagyoltanldthattuk, hogy hogyan alakulhat ki ionban, plazmirban tobbfele hu1l6mmozg6s,amely elvileg alkalmas lehet az energiakicsatol6sra. Nezztik meg most, hogy milyen mds lehet6s6gkin6lko zik kicsatol6sra. Mivel folyad6kokban szok6sostechnikai kortilmenyek kozott nagy ion gyorsuldsok,nagy elektron koncentrdci6k 6s nagy gyorsulasok nemjohetnek l6tre, ezert technikailag a folyad6kok erre a celra nem alkalmasak.(Val6szimi azonban,hogy a biologi6banilyen tipusu energiakicsatol6simechanizmusok - ma m6g teljesen tisztivatlan m6don, de ldtrejohetnek.) Forditsuk most frgyelmtinket a szrltrd testek fele, ahol a plazmirhozhasonloaner6selektromoses m6gnesesterek, 6s igy nagy gyorsul6sokjohetnek letre a testekbelsejdbenes a testek kortil. FERROELEKTROMOS KICSATOLASI MODSZEREK Nem tudjuk, hogy valahais megval6sultakepiezoelektromos,vagy ferroelektromos anyagokatfelhaszn6l6energiakicsatolorendszerek.Inform6ci6k csak a m6gnesesenergiakicsatol6k6sztil6kekr61maradtak fenn, de a ket rendszer alapelvei megegyeznek.A ferroelektromos anyagok viselkeddse

NEMUNEARIS RENDSZEREK

183

valamivel egyszeriibb,ezert az ilyen anyagokon keresztiil mutatjuk be a kicsatol6selvi lehet6segeit.A gyakorlatbannem erdemesmegval6sitaniaz ilyen rendszereket,elvi tanulsdgokkalazonban szolgAlhatnak. N6h6ny krist6lyos anyagbanspontdn elektromos polaizitcio jon letre, ahol a spontdnpolarizdcidaferroelektromoscillapotrendparamdtere.(Hasonlokeppen a ferrom6gnesesanyagokn6la spont6n, a krist6lyok belsejeben a rend parameter.)A spont6n elektro6nmag6tol kialakulo m6gnesezettseg mos polarizacio, azaz dipolus momentum kialakulasa mdr rdgota ismert p6ld6ul a Seignettesoban vagy Rochelles6ban, de m6s,jobb ferroelektromos anyagokis leteznek.A spontdnpolariz6cio egyâ&#x201A;Źgykrist6ly belsejeben azefi jon letre, mert a nem polaizitlt struktura kicsiny elv6ltoz6sa,az ionok elmozduldsahozzaletre a belsoelektromostereket.Ez a spont6npolanzdcio a nagyobbkrist6lyokonnem latszik, mert energetikaiokokbol term6szetesen a polaizitcio csakkism6retri domenekbenalakul ki. A domenekpolarizaciugyhogya krist6ly ered6 erotere altalaban 6ja egym6ssalellentetese16je1ii, nulla, vagy nagyonkicsi. A 27.la 6brdnldtszik egy ferroelektromoskrist6ly dom6nszerkezete, de termdszetesenvannakbonyolultabbdomenszerkezetii kristdlyok is: Ha megvizsgalunkket domen kozti dtmenetet, akkor l6tjuk, hogy a fal nem atomi meretti,hanem jonehdny atomracsonkeresztiiltarl az 6tmenet, arng az elektromostdrer6ssegtrinya megfordul. Ha ktils6 elektromosterbe helyeznlkaz eredetilegelektromosansemlegeskrist6l1't,akkora tdr ininydba mig az elfenkezSir6nybamutato domemutat6 domdnekmegvastagszanak, nek egyrevdkonyabbaklesznek,ekdzbena dom6nfalakvdndorolnak.Mikozben a domenfal vandorol, a benne lev6 toltesek g,torsulnak,hiszen egyik ir6nybol 6t6llnak a m6sik irdnyba, 6s ez tolt6s elmozdulassal,a toltesek gyorsul6sdvaljir. Ezt az effektust hasznalhatjuk fel elvilegenergiakicsatol6sra. A kristdlyrfcs bels6 szerkezetegondoskodik a gyorsit6srol,majd az ut6na k6vetkez6lassit6sr6l is, tehat onszervez1strukttira alakulhat ki. A piezo-es ferroelektromoskrist6lyok is termâ&#x201A;Źszetesennemlinedrisakes hiszterdzist mutatnak,amikor id6ben vifitozo elektromos terbehelyezz{ikoket. (Ez ahiszter6zismegfelel a m6gnesesanyagok6nak,apolarailcio a m6gne' sesindukci6nak,az elektromost6rerossegpedig a ktils6 gerjeszt6mdgneses t6rnek.) A hiszterezisgorbe alakjatermeszetesenaz anyagtulajdonsdgaitol, fiigg. Van valamint a kiilso elektromosterer6ssegv6ltoz6s6nakgyorsas6gdt6l olyan ferroelektromos anyag, melyben a polaizdciot a millisecundum tort-

NEMUNEARISRENDSZEREK

"*r,il' 4

IE-l

ffiffiffiffiffi

piezokristdrlydomenszerkezetkLilso elektromos t6r nelkul, mellette a domenfalban a tereross6g eloszldsa, alattaa r6cs atomjainak egyszertisitett rajza B elektr6tekkoztielektromosterbe helyezziika kristAlyt,majd ,Blengedjuk" a rendszert c 1. kiinduldsipont, 2. elengedesipont (a rendszertnem szabada telitesig elvinni),3. a dom6nek terei eppen kioltjakegymdst, 4. ,ltlloves" maximuma, 5. nyugalmihellzet mechanikus vibrdciotfelhaszn6lorendszerelvi felepitese

ANYAGOKELVIFELHASZNALASA ZZ. ABRA:FERRIELEKTROMOS(PIEZOKRISTALYOS) ENERGIAKICSATOLASBA

185

reszealatt teljesenmeg lehet forditani, m6s anyagokn6lez lassabbanmegy. A ferroelektromosanyagokn6legeszennagy tolt6ssiiriisegeketlehet elerni. P61d6ula b6riumtitan6tn6l(BaTiO:) az elerhetSfeltileti tdlt6ssrinisdga l0-5 Coulomb/cm2 nagys6grendbenvan. M6s anyagoknil ez iitalilf;,an egy-ket nagys6grenddelkisebb. A 27.|b 6brdn l6tszik az energiakicsatol6s megval6sitdsdnak elve. Ha k6t elektret koze helyeziink egy krist611.t,ugy kell megv6lasztaniaz elektret tdrerossdget,hogy ne polariz6lja 6t teljesena krist6ll't. (Az elektr6ten permanensmodon hozhatunk l6tre polaizitciot es igy annakkiiLls6elektromos tere van. Az elektret gyakorlatilaga permanens megnesnekfelel meg az elektromos-mdgneses anal6gi6tfigyelembeveve.)A krist6lyket vdgereelektroddt tesztink, majd az elektrdt 6ltal ldtrehozott ter irany6val ellenkez6 fesztilts6getadunk 16.Ezrtthn,,elengedjtik"a rendszert,hagyjuk, hogy viszszarendez6djon,s ezalattkapjuk az energianyeres6get. A 27.I c ihrhn lifiszlk id6beli lefut6sa rendszeren. az elektromos fesziiltsdg ezen a Elvileg nem kotelez,S az elektr6tek rdadni lenne az elofeszit6st segitsegevel a rendszerre, gyorsuldst nagyobb nagyobb fog de a terer6sseg-kiildnbseg a domenfalakban eredm6nyezniesigy nagyobbhatekonysdgu energiakicsatol6s v61ik1ehet6v6. A 27.lc 6br6n latszik a feszii'ltseg-lefut6s a krist6ly lapjain az ido fiiggvdny6ben. Hi6ba leszjelentekeny,,fesziiltseg"nyeresdgiink,ezt nem tudjuk ,,6rte1mesen" kihaszndlni,hiszen a ferroelektromoskrist6lyok 6ltal6ban szigetel6k. igy a 27.1b6br6n bemutatott rendszeren ttfolyo 6ram â&#x201A;Źrtdke csak margin6lis,gyakorlatiszempontbolnem nagyonhaszn6lhat6.Elk6pzelhet6, hogy felvezet6kesetenvalamilyenkisebb6ramot 6t lehetvinni a rendszeren, azonban ez semjelent6s mert6kii. Az l52l foglakozik a szolitonok terjed6sevelpiezoelektromosfelvezet6kristdlyokban. A piezoelektromosanyagokegyr6szenelmechanikusnyirdsvagy nyom6s hathsina elektromosfesztltsdgjelenik meg a kristaly lapjain. Elvileg ezt a jelensegetis fel lehetne haszn6lnia kicsatolSsraml,ghozzitugy, hogy egy kisebb piezokristdllyalrezgetiink egy nagyobbat,6s ha a rezgesmegfelel6 jel alakri,akkor a m6sodikkrist6ly feltilet6n- amelymer6legesa mechanikai nyom6svagynyir6fesziiltseghat6s6ra- elektromosfesziiltsegjelenhet meg. Elvileg ezt a rendszertelektromosfesziiltsdger6sitesre lehetnefelhaszndlni. Tekintsiik most 6t a 28. itbra segits6g6ve1, hogy hogyanis mrikodik a ferroelektromos energiakicsatol6rendszer.

TERTECHNOLOGIA

El6szor is az ,,el6feszitds"szerepdt kell tiszt6zni. Ez koriilbelil azt a szerepett6lti be, mint a rugokndl. Ha az a celunk, hogy minel nagyobb legyen egy rugo rezg6senekfrekvenci6ja, akkor 6rdemes a rug6t, a hurt megfesziteni,mert :ugyanazaz anyagdarabmagasabbfrekvencidkkalfog rezegni,azaz nagyobbgyorsul6sokerhet6k el. Amennyib en az analogiaigaz a ferroelektromos 6s a ferromdgnesesanyagokrais, ak'kor az el6feszites ezekn6l is haszndlhato.Ezt cdlszenien egy elektrdttel lehet elerni, b6r a technikdbanszinte nem is hasznalj6kaz elektreteket.A feltdtelezettelektrdtnek sz6leshiszterezisgdrbej6nekkell lennie, lehetolegnagy permanens polaizitcioval, hogy nagy terer6sseget6llithassunkelo vele. Sz6lesnekkell lennie, hogy a koercivit6samagaslegyen,ne lehessenegyensulyidllapotba visszanyomni.Mig az elektr6tn6l kovetelmenya szeleshiszterezisgorbe, addig a kicsatol6stvegz6krist6lyn6l az ellenkez6jeigaz, elvi kovetelmdnya min6l kisebbeklegyenek. mindl keskenyebbhiszterezis,hogy a vesztesegek A 28.1ai,ftllrdnirbrdzoltukk6t szomsz6dosdomenfal mozgdsategy kicsato16siciklus sor6n.Az l. pontb6l indul a folyamatugy, hogy egyelektromos ter el6feszitlstadunk a rendszernek.Ezertafelfel6 6slefelemutat6 domenek vastags6ganem egyenl6 a kiindulasndl, hanem tulsulyban vannak azok a domenek, melyek az elofeszitâ&#x201A;Źsirdnyiba mutatnak. A munkakozegmost nem szabadonmozgo elektronokbolvagyionokb6l 6ll, mint az el5z5 esetben,amikor plazmavolt a munkak6zeg,hanemrdcsba zint, tlltott ionokb6l. Sajnos ezek gyorsuldsanem nagyon nagy, ez6rt a ferroelektromosrendszereknem hatekonyakaz energiakicsatol6sra. Folytassuk most a rendszer miikodesenek vizsgAlatdt.A 28.1a tlftl.rtn felrajzoltuk a domenfalak helyzet6t a ktilonboz6 gerjeszt6sihelyzetekben. A folyamat tehifi az L pontbdl indul, ami elofeszit6snekfelel meg. Ezut6n ellen6bendolgozunk,majdnemvisszavisza segddelektr6ddval az elSfeszitds sztik a rendszert az egyensu$i6llapotrlba.Ekkor erkeztink el a 2. munkapontba.Itt elengedjtika rendszert,maginahagyjuk,hogy min6l gyorsabban igyekezzenvisszat6rniaz egyensulyihelyzetefel6, amit a 3. pont jelentene. A rendszerbenlev6 ionok azonbangyorsulni fognak mig a 2. pontbol a 2la es 6llapotonkeresztiil eljutnak a 3. pontba. Ha nem lenne energiakicsatol6s nem rezgeharmonikus, csillapod6 nem lenne disszip6ci6svesztesdg, akkor sek 6lln6nakbe 6s az 1-3 pont kori.il lengenea rendszer.Mivel van disszi- es igy a gyorsul6seloszl6s- a pdcio a rendszerben,a sebessegeloszl6s ciklus lesz szimmetrikus, a gyorsulds-lassul6s domdnfalbannem teljesen

kristalydomenfalainak ferroeleKromos mozgdsaegy gerjesztesi ciklus sordn. A koz6psodom6neg6szenkeskenylesz,amikora 4-espontbaker0la rendszer. levotolteseksebess6geloszldsa dom6nfalban a ciklussordn. Az 1,2,4 munkapont esetenlaposa gorbe,a kinetikus energia6s sebesseg6rt6kenulla. a fdzist6rbena rendszertleirotrajektoria. P erteketis fel kellhaszndlni, a rendszer viselked6se fugga polarizdcio sebess6g6tdl. fazist6r,trajektoriamds oldalrolnezve.

28. ABRA

TERTECHNOLOGIA

amit m6r l6ttunk a plaz' nagyjab6lmegfelel annak a sebessegeloszldsnak, mutatja ket domenfaln6l a makicsatol6 rendszereknelis. A 28.1b ttbra A sebess6ge6llapotokban. kvalitativ kepet a ktilonboz6 sebessegeloszlds Ez Ieszi ezt a a kicsatol6sban. loszldsbanlev6 asszimetriasegit minket holtponton az l. vagy 3. rendszertis onszervez6v6.A rendszer tehdt 6tjut 6s ekozbenenergidt csatol ki a nullponti spektrumb6l. Ennek segitsegdvel noni fog. Ha nem lenne energiakicsaamplitud6ja6s a domdnfal sebessege tol6s,akkor a domenfalugyanolyantdvolsdgrajutna el az 1-3 vonalt6l,mint amilyent6volsdgraa 2. pontvan az I -3 alapvonaltol.Az energiakicsatol6s miatt azonbantullendiil6skovetkezikbe escsaka 4. helyen 611le a dom6nfal mozgasa.Onnan visszateraz alaphelyzetbe,amit itt most az 5. ponttal jelztink, de amely Lrryanaz,mint az l. vagy 3. pont. Itt most vAlaszt6si lehet6segiinkvan, hogy ujragerjesztjiikea rendszert vagy maginahagyjuk, s akkor a disszip6ciokmiatt a lengdseegyrekisebb lesz, csillapodik.Ha a seg6delektr6d6katkondenzifiornak tekintjiik es ezt egy rezg6kor reszeve tessziik,akkor elvileg ezt a rendszertolyan parameterekkellehet bedllitani, hogy ktilsri gerjeszt6sreberezon6ljones igy nagy amplitud6kat, nagy elektromos tereket 6s emiatt nagy gyorsuldsokaterjiink el. Mivel ebben a rendszerbencsak ionok tudnak gyorsulni, mar emlitettiik, nemigenlehet felhasznalni.A rendszert hogy gyakorlatilagenergiakicsatol6sra a 4. ponttal jellemzett helyre 6r a hogy amikor ugy kelleneviszont meretemi, ne eden fal meg eppen 6ssze,ne zava4aegyrnfsmozdom6nfal,akkor a k6t gdsdt,ne legyen Y,tzilrolagegylranp dom6nekb6l a rendszer,mert akkor teliTermeszetesen t6sbekertilneesa kicsatoldsnemlennemaxim6lishatdkonys6gu. lefutasdt, hogy amig az fesztiltseg a segddelektr6da ugy kellenemegvalasztani pontra feklessiink pontrol minim6lis mennyisegii energidt csak a 2. drkeziink, l. pontba, 2. es igy a drjttnk el a meredek fesztilts6gimpulzussal be, azaz igen m6rt6ket legyen. Az energiakicsatolAs mennyisege minimalis befektetettmunka azmtfiatja meg, hogy a 4. pont mennyivel nagyobbpotencialertekenvan, mint az l. 6s 2. pont egymdst6lvalo ktildnbsdge,azaz az l-2-3 gorbe alatti tertilet mennyivelkisebb,mint a 345 gorbe alatti teriilet. A gyakorlatbanferrom6gnesesanyagokkallehet hasznosithat6energiakicsatol6stmegvalositani,mert a m6gneseseffektusokataz elektronok spinmomentumaokozza es a m6gneseseffektusoknalemiatt nem elscisorbana magban,hanem az elektronh6jban,az elektronburokbanlej6tsz6dofolyamatok a fontosak.

RENDSZEREK NEMUNEARIS

189

A ferromdgnesesanyagokn6lazoknaka folyamatoknakaz analogtrdtfogjuk felhaszndlni,amelyeketa piezo-6s ferroelektromoskristdlyoknalmegismertiink. Miel6ttvegleg elhagyn6nka ferroelektromos,azazpiezokrist6lyok vrlitgitt,roviden drdemesmegemliteni,hogy mire hasznalhatfkaz illTapott9t ilbriklft.Egy piezokrist6lyn6la hiszterezisgorbe maga az iiTapotter gorbe, hiszen a hiszterezisgorbe bdrmely pontja egy 6llapotot jelol ki. Ez a hiszterezis gorbe tulajdonk6ppenegy attraktornak tekinthet6. Egyensulyi,kvAzisztatikus 6llapotokbanmindig a gorbevalamelypontja kjale a rendszert, azaz a kristaly viselked6sdt.Esetiinkbena rend param6tera polaizitcio, ez a mennyis6gmutatja meg, hogy az anyag,a krist6ly mennyirerendezett' A benni.inketerdekl6dllapotok minden esetbenazugynevezettCurie-pontalatt zajlanak, azaz olyan h6mersekleteken,ahol akbr a piezo, akar a ferrom6gnesesanyagrendezettelektromos vagym6gnesesstruktur6valrendelkezik' Amikor a Curie-pontala erkeztrnk,az anyaghirtelen rcndezetteviillk, azaz a kristalyokn6l a domenekenbeliil spontdnpolariz6ci6jon letre, a m6gneEzen a h6merseknel pedig a domenekenbeliil spont6n m6gnesezettseg. s6klet hataron a Curie-pontn6l nem tortenik halmaziilapol vitltozas, az anyag szil6rd marad itt is. Ennek ellenere ezt a folyamatot is egy'fajta vdltozdsk6nt irjuk le, de itt - mivel az anyaghalmaz|lTapota nem valtozik - csak m6sodrendfnek nevezziik a finisifialakul6st. (Emlekeztet6iil: els6rendrinek neveznJka f6zisdtalakulSst,amikor halmaziilapot v61toz6stort6nik, pdld6ul egy szilard test megolvad,az olvadekforr6sbajon, vagy a g6ze ioniz6l6dik stb.) A mdsodrendii f6zisatalakul6sok,fdzis6tmeneteknagyon illetve eltiin6s6erdekes6s szdmunkrafontos tulajdonsagokmegielenes6vel, jelenvel kapcsolatosak.Ekkor, a h6mers6kletCurie-pontal6 csokkendsevel nek meg a szab6lyosszerkezetekbizonyosszil6rd anyagokban.A mAsodrendii 6tmenet analogiitjiratov6bbi atmeneteketlehetne definialni.Ha a Curieh6mers6klet feletti 6llapotot, amikor az anyagm6g szil6rd,elsorendii 6llavagyelektromos potnak nevezztik,akkor tudjuk, hogy ott azaryagmdrgneses szempontb6l rendezetlen,dom6nek nem alakutnak ki 6s nincs ktilso elekt6s ferroelektromos vagy magnesester a szdmunkraerdekesferrom6gneses romos anyagokk6rii1.Ekkor az anyagstatikusnyugalombanis van. Az anyag m6sodik allapota (ami fontos sz6munkra) az, amikor ismet szil6rd, de a Curie-pont al6 keriiltink, es rendezett domenekalakulnak ki' Ekkor az anyagm6g mindig statikusan nyugalomban van, id6ben nem

TERTECHNOLOGIA

je11emz6 rd aviitozits. Krilso elektromoster vagymdgnesesindukciojelenik egycgy domdn t6rfogatdnkiviil. meg a rendezettsegkovetkezmenyekent A sz6munkraval6banfontos es erdekes,tal6n harmadrendiinekis nevezheto allapotbanaz anyagszil6rd marad, a domenekrendezettek.Az ujdons6g 6s az elt6res az, hogy vizsgdljuk a domenek csoportjainak egytittes mozghsitt,dinamikus viselkeddset.Ebben az esetbener6sen viiltozo, nagy intenzit6suktils6 elektromos6s m6gnesest6r hat az anyagra.A domenek koherens,dinamikus mozgrissal v6laszolnaka krils6 gerjesztoterekre,peria dikusanv6ltoznak. Nezztik a 28.1c 6br6t, ahol egy ilyen dinamikusan mozgo domdnsereg 6llapotteretprob6ltuk meg felrajzolni. Ebben az esetben,amikor a polaizircio, azaz a rend paramdter6rt6ke id6ben allandoan viitozk, mdr drdekes sz6munkraa rend parameterid6szerinti deriv6ltjais, amit Trtal jeloliink. A 28.1cirbrbnldtszik az el6bbiekbenvizsg6lt ciklus.L6tjuk, hogy a hiszter6zis gdrbe, ami tulajdonkeppenegy attraktor, nem irja le pontosan a rendszer miatt a rendszer,,lem6szik"a hiszviselkedesdt, hiszen az energiakicsatol6s ter6zisgorbdrol,az attaktorr6l. A rend param6ter(apolaizirci6) periodikus vdltoztat6samiatt val6sziniilega telitdsi gorbdhezkozel itt is megltgyelhet6 lenne a bifurk6ci6 jelensege.Termdszetesena kicsatol6s m6rteke nagyon kicsi a m6r emlitett ok miatt. Tov5bbi kicsatoldstgittlo tenyezS,hogy a piezo6s ferroelektromoskristalyok nagyonj6 szigetelok.igy jelent6s mennyis6gii 6ram nem folyik 6t rajtuk, teh6t teljesitm6nytnem lehet merhet6 mennyis6gbenkivenni ilyen rendszerekb6l.A28.ld 6br6nugyanezta gorbdtrajzoltuk fel, de egy miisik o1da1r6ln6me. A rendszer dinamikai viselked6s6t alapvet6enbefolyasol6p (a polaiz6cio id6beli virltozdsa)6rt6kenagym6rtdkbenbefolyasola a kicsatol6sm6rt6k6t. A kiils6 gerjesztesfiiggveny6ben a rendszervagyperi6dikuslesz6s 6lland6anegygorben fut vegiga rendszert 1eir6pont a f6zisterben,vagypedig kv6ziperiodikuslesz attol fiiggoen,hogy a rend param6terertekdbenmeddig megyiink el6s milyen gyorsan.Sajnos ilyen rendszereken(a szerzotudomdsa szerint) m6g nem vdgeztekbifurk6ci6s m6r6seket6s kis6rletivizsgalatuksem tortdnt meg, a piezokristalyokn6l a k6oszjelenl6te kiserletilegmeg nem igazolt. Ha az eddigleirtakat nem ferroelektromoskristalyokra,hanem ferrom6gneses anyagokra alkalmazzuk, akkor egyszerii anal6gia segits6g6velegy olyan ferrom6gnesesrendszerhezjutunk, ahol a kicsatol6sm6r gyakorlatilag is megval6sithato.A ferrom6gnesesrendszereknâ&#x201A;Źlugyanis az alapvetd

NEMLINEARISRENDSZEREK

191

krilonbseg az, hogy a m6gnesesseg hordoz6i lenyegebenaz atomok kiilso pdlydin keringcielektronok,ezert otljoval nagyobbgyorsul6sok6rhet6k el. Az elektronok mozgdsaitt is korl6tozott,tehet egy-egykristdlyr6csbavannak bezarvaaz atomok 6snem a szabadonmozgoelektronokatgyorsitjuk. Er6s m6gnesestulajdonsdgainemcsak ferrom6gneses,hanem az igynevezett ferrim6gnesesanyagoknakis vannak,melyekelektromosanszigetel6k. Ezek a rendszerekmeg egy fokkal bonyolultabbak,mint a piezo-6s ferroelektromos kristdlyok, hiszen iIt a polaiz6ci6nak megfelel6 analogmennyis6g,a m6gnesezettseg, bonyolultabbm6don jon l6tre. Mindazondltaltobb6-kev6sbe durva anal6gi6k segitsegevela piezo rendszerekndlmegtanult dolgok atvihet5k a ferromdgneses rendszerekreis. A sz6munkradrdekesferro- vagy ferrim6gnesesrendszerekndlis leteznekdom6nfalak,vagy Bloch falak, itt viszont az egyk mdgnesezettsegi iranybol a m6sikba val6 dtmenetet nem linedris eltoldssal,hanem elcsavaroddssal erji.ik el. Az elfordul6 mdgnesezettsdgivektor nagysdgamegmarad,csakir6nya valtozik folyamatosan180'ot mig az egyik dom6n tartom6nyb6l a falon kereszttila mdsikba6riink. A ket tartom6ny kozti 6tmenet a domenfal vagy Bloch-falaz, ahol a szdmunkra erdekesv6ltozasoklezajlanak, ahol az energiakicsatol6smegtortenik. Mig a plazma es piezo rendszerekbentranszl6ci6sgyorsitas 6s lassit6s tette lehet6vea kicsatoldst,itt forgomozgdsniikovetkezhetbe ugyaneza jelenseg, s b6r reszleteibenez sokkal bonyolultabbjelenseg,alapvet6enitt is a gyorsulds-lassulds ciklus segil az energiakicsatol6sban. Nezztik meg teh6t, hogy elvileg milyen rendszerekkellehet az energiittkicsatolni.

FERROMACNCSCS RENDSZEREK Mint mdr emlitetttik, a ferrom6gnesesrenszereknelaz elektronok kozvetitesevelzajlanaklea m6gnesesjelens6gek, ezert nagyobbgyorsul6sok6rhet6k el, kovetkezeskeppen nagyobbenergiakicsatolds. Tov6bbielonye ezeknek a rendszereknek,hogy nagyon nagy mdgnesestdrerdssdgek iilrthatok elo, es a gyors t6rer6ss6gvdltoz6s, fluxus v6ltoz6s nagy 6ramokat, fesztilts6geket induk6lhat vezetotekercsekben.Apiezo rendszerekbencsakelektromos t6r segitsegevel6rhettiik volna el az egyebkentis kis mennyisegiikicsatoldst,6s a gyakorlatbanaz elektromosterek 6rteke, energiastinislgekorltttozott az

192

TERTECHNOLOGIA

6tritesjelensdgemiatt. Ilyen gondok nem lepnek fel a magnesestereket hasznalorendszerekben. Elvileg a kicsatol6sferro- es ferrim6gnesesanyagokkalis megtortenhet, azaz mirgnesestulajdons6gokatmutatoJdmekkeles keruimiaanyagokkalis. nemjdtszik anyagokelektromosvezet6k6pessege A kicsatol6sbanreszWevci fontos, alapvet6 szerepet.Els6sorbana Bloch falak mozgdsasor6n lezailo jelensdgek6s a m6gnesesterek valtozdsateszi lehet6v6a kicsatoldst.A kis clrvenydramvesztesegekmiatt mtiszak"llagazonbana kerdmia anyagokfontos elonyoketkindlhatnak. Nezziik meg, hogy elvileghogyan lehet vegrehajtania kicsatolAsta legegyszeriibbrendszeren:ezt mutatja a 29.1aabra.A patk6 alaku permanens m6gneskdzott egy lehet6legkeskeny hiszterezishurkul6gym6gneshas6b van elhelyezve,e kore pedig egy gerjesztotekercs.Azt vdrnank, hogy ha aramot engediink a gerjesztotekercsre â&#x201A;Źs a 29.1b 6br6n lathato modon anyagban legerjesztjtikvagy felgerjesztjiika tekercset,akkor a l6gym6gneses jonnek. Ugyanazl az esemenysortv6rjuk a domenfalakhirtelen mozgdrsba tanulmdnyoztunk, el, amit m6r a ferroelektromoskristalyndl reszletesebben azaz a 29.1bi$rhn 16that6iram vagy fesziiltseglefut6sra sz6mitunk ugy, hogy nyeresegis ad6djon. Azt vdrn6nk, hogy az l-2-3 gorbe alatti teriilet kisebb lesz, mint a 3-4-5gorbe alatti teriilet. (Ez egy kicsit pongyolanvan megfogalmama,de a gorbe alatti teriilet tisztdn ohmikus ellen6ll6sesetdn ardnyosa befektetett,illetve kinyert munk6val.) Ez az effektttsazonbannem jon l6tre tdbb ok miatt sem. El6szor is egy l6grestkell nyitnunk a rendszeren,hogy maximalismennyisegtiteljesitm6nyt vehesstinkLi a szerkezetbol.A l6grds lete sztiksegesebben az esetben,a permanensmegnest taftalmazo m6gneskorn6l.Ennek r6szleteit az I53l tartalmazza. (Kiilon felhivjuk a figyelmet az otI megtaldlhat6 2.8 itbrhra, ami a B6day Arphd iital rt dolgozatban is szerepel.Ott a kioblosdddsi tdnyezb6s a PH-o* jelentosegeds hatarai cimii reszben taldlhato meg a 16gresjelent6s6ge,itt most nem foglalkozunk ezzel.) A sz6r6d6sivesztesegeketelvilegtovdbb csokkenthetn6nk,ha a 29lc 6bran alkalmazottelrendezest 6llitan6nk ossze.Ez a rendszertov6bb egyszeriisithet6,ahogy a 29ld 6br6n l6tjuk, amely csak kdt permanens mdgnesbol es ket l6gym6gnes darabbol6ll megfelel6legressel.Ha ezt a rendszertgerjesztjiik,akkor is az 6llandomdgnesmunkapontjamozogni foga29le 6brdn lathat6 modon a gerjesztese15ttes utdn.Ez mindenkeppenvesztesegetokoz, mert a perma-

NEMUNEARIS RENDSZEREK

193

nens m6gnes hiszterezisgorb6je sokkal sz6lesebb,mint a l6gym6gnes6. anyagbana dom6na lagymdgneses Hi6ba tortdnik megazenergiakicsatolas falakban torten6 gyorsul6sokhat6sara,a permanensm6gnesmunkapontj6okoz, amely az egdszrendszertvesznak elmozdulAsaakkoravesztesegeket tesegesse teszi. AZ,,tiVCSAT" ELRENDEZES munkapontia Ugy kell teh6t feldpiteni a rendszert,hogy az dttanddmdgnes ne legyen. Ez az ne vdndoroljon,ne mozogtrones igy hiszterezisvesztes6ge amelypermanensmdgnesthaszn6l alapkoncepci6jasok olyan szerkezetnek, A legegyszenibb,ezt a feltetelt kozelit6 elrendez6sa energiakicsatol6sra. 30la irbrdn latszik, amikor a kozepen levci permanensm6gnes fluxusdt legalabbket ir6nybaelvezetjtikes igy megvanannak lehet6sege,hogy ezen a mdgnesenmajdnem mindig ugyanaza fluxus haladjon tfi, tehtfi munkapontja ne nagyon mozogjon. (Ha a m6gnesreluktanciajav6gtelen lenne, nem is lenne veszteseg.)Ugyanakkor megmarad az a lehet6seg,hogy a l6gym6gnesesanyagban,melynek keskenya hiszterezise,a fluxus nagymertdkben 6s gyorsan valtozzon, igy a domenfalakbanaz energiaticsatol6s megtortenhessen.Az teh6t a feladat,hogy a fluxus pitlyitiirlir6nltsuk, egy idopillanatban els6sorbana jobboldali vagy a baloldali hurokban haladjon a mdgnesesfluxus, id6ben dllandoan viitakozva. gy elerhetjtik azt idedts esetben,hogy a permanensm6gnesfluxusa viitozatlan, de a kiils6 hurkokban idoben virltozika fluxus. igy a kicsatoldsmegval6sithat6.(Elvileg ugyanezt a kapcsol6stel6rhetnenk ferroelektromoskristalyokn6l is megfelel6 elektr6da elhelyezdsekkel, de - mint mdr emlitettiik - gyakorlati okokb6l nem erdemesilyen krist6lyokbangondolkozni.) A fluxus iranyitds6ta 30. 6br6n l6thato P jel'ii, primernek nevezetttekercsekkel,,,szelepekkel" 6rhetjiik el. Ezek a tekercsekaktiv elemkentszerepelnek es megfelel6sorrendben 6s idoben gerjesztve6ket elerhetjiik, hogy a fluxus f6leg a jobboldali vagy f6leg a baloldali 6gbanhaladjon: ezekbenaz 6gakbanaz SI es 52 jelii szekundertekercsekbendram indukal6dik, mdghozzit tobb, mint amennyit a primer tekercsek gerjesztesdreforditunk, feltdve,hogy a rendszermegfeleloenvan m6retezvees a primer tekercseket megfe1e16 modon, megfe1el6idolefutdsu fesztilts6ggelgerjesztjiik.A 30/b 6br6n l6tszik az az eset,amikor foleg a baloldali 6gban fut a fluxus, mig a 30| c illlrin az, amlkorf6lega jobboldah tryban.Mindk6t esetbena szekunder

NEMUNEARIS RENDSZEREK

permanensmdgnes,feszito",elorendezo ter6ben A ldgyvas, B a gerjesdotekercsben az iram 6s feszults6gelvi lefutdsaaz idoftiggv6ny6ben csokkent6s6nek elvi lehetos6ge:lAnc,mAgC a szoroddsivesztes6gek neskork6szit6se D jobb mdgneskorelrendez6s. mdgneseken kereszGyakorlati c6lraez nemfelelmeg,merta permanens tuldram lo fluxusvitltozik gorbea munkaponttal dllandomdgneseseten. E lemdrgnesezesi Ha a D) dbr6n ldthatoelrendez6stvAlasztjuk,a gerjesztesvaltoztatasa hurokment6nmozog eset6na munkapont az a-b hiszter6zis KICSATOLAS ELVIELRENDEZESEI Zg. ABRA:A FERROMAGNESES

195

tekercsekbeniram induk6l6dik. Nagyon fontos, hogy a primer tekercseket hirtelen gerjessztk, azaz meredekfelfut6su 6s meredeklefut6su fesztilts6g impulzusok menjenek6t rajtuk. Ez azert kell, hogy a fluxus v6ltoz6s nagy legyen, emiatt a domenfalakbannagygyorsukisokl6phessenekfel 6s igy a kicsatol6smaximAlislegyen.Sajnosez az eryszerii elrendezdsm6g mindig nem j6 a gyakorlatban,hiszen a m6gnesreluktanciajanem vdgtelen.Ezdrt meg mindig el6gnagyfluxusv6ltozds(6sigy disszip6ci6)lep fel a m6gnesben. Az ,,ovcsatntil"a lfigyvasbancsak egy helyen ilgazhatel a fluxus, ez6rt a permanens m6gnesbenmeg mindig jelent6s lesz a fluxus vitltozisa. Ezt a prob16m6tcsak ugy lehet megoldani,ha bonyolultabb elrendez6sthaszn6lunk, ahol [\bf legaldbbk6t helyen] tryazhatel a fluxus a ldgyvasban.L6sd peld6ul a kes6bbiekbenleirt ,,kocka",Subieta,de-Rivas-f6le vary az itt nem ismertetettRichardson-fele elrendezest(US patent 4,0077001,1978Feb. 1). Ha a szekundertekercsekbennyert aram 6s fesziiltseg,azaz teljesitmdny nyeresegetfelhaszndlhatjuk6svisszairdnyithatjuka tekercsekbe, akkor pozitiv visszacsatol6st lehet megval6sitani.Ha a primer 6s szekundertekercseket egy rezgokor reszeivetessztik, a?,koraz egeszrendszet - a szabtiyozott primer 6s szekundertekercsekrendszere- ket nemlinedrisrezg6korr6vdlik. (A nemlinearitdsa ferrom6gneseshiszter6zisgorbe 6sa csatoltnemline6ris rezg6korok miatt adodik.) Elerhet6,hogy rezonanci6bakeriiljon a kdt kor. Ilyen rezonanciinakell torekedntink az fizem sor6n. Di6h6jban tehifi ez a m6gneseskicsatolok6sziilekekalapelve,hangsulyozva,hogy nagyon fontos a vez6rl6s, a primer gerjeszt6 tekercsek,szelepekgerjesztds6nek,id6beli alakjanakhelyesmeg:rirJasztitsa. Ett6l a pontt6l kezdveIenneigazdndrdekes a rendszermiikod6senekte[iesmegismer6se,azonbanez megjelenleg nem publikus. A 30. 6bran l6tott ,,civcsat"alaku elrendezdsnekvan m6g egy jelent6s probl6m6ja.Normdl tizemmenetbena permanensmdgnesfluxus6naktobbsdgemegy 6t a ktils6 keret egyikvagym6sik 6g6n.Ebbenaz esetbenviszont alapvet6problema,hogy amikor alacsonya fluxus, akkor a ,,16gy"ferritben, vagy ,,Iitgy" ferrom6gnesesanyagbanrendezetlen a dom6nek szerkezete, mint ahogy az a 3lla 6br6n is l6tszik.A kiils6 tdrer6ss6ges fluxus megjelen6s6vel ezeka dom6nfalakjobb6ra eltrinnek,majdnem egynagy domdnn6 vilik a teljes lagy ferrom6gnesesanyag,mint ahogy azt a 3llb 6bran l6tjuk. Ekkor tehifi az dtmenet mindig az a itbritbol a b-bevagy forditva tdrtdnik, ami azert nem teljesenide6lis, mert a rendezetlen 6s a rendezett illapot

NEMUNEARIS RENDSZEREK

gerjesztes nelkuli allapot, a fluxus idG ben iillando.

B Legyen a primer tekercsekben folyo, idoben vdltozo gerjesztes maximalis 6rteke: Qg,max.Ekkor a bal oldali (left) dgban a fluxus '

ll7ha

a1 : e/2 + Og,max+ O. (f), ahol O* (t) a kicsatoltfluxusmennyiseg

C A kovetkezo ciklusban megfordiguka gerjesztest, O- 6rteke fugg a gerjesztes 6s a m6gnesezetts6g vdltozdrsanak sebessegetol: (D* = f(M(l(t)\)

q .Lqht

A permanensmagnest(legressel) koz6penhelyezzuk el es a l6glvaskeretet gerjesztjtlk. Ha a permanens (reluktanciiija) mdgnesmagneses ellendrlldsa v6gtelenlenne, akkor a rendszerdisszipiicios vesztes6genulla lenne. (Valojdban ez nincsigy,eza rendszeris veszteseges, de jobb, minta 29lD 6braszerintielrendez6s.) A fentiAbr6kidedlis,vesztes6gmenfes esefben mutatj6ka fluxusokviiltozdsdt. go.AaRA:OvcsnrnLn O ELRENDEZES

(4 illetve b ttbra) kozott a domenfalakjelentos m6rtekben mozognak. Ez mindenkeppen disszip6ci6valjdr, ha az anyagbanszennyez6d6sek vannak. Ezt vesztes6gk6nt kell elkonyvelniink,mert az anyagotmelegiti,amire nincs sziiks6giink. Celszerfbb lenne teh6t olyan valtoz6st elerni, amiben a milgnesezettsdggyorsanvtitozlk ifi az egdszrendszerben6s egyszerre,teh6t a 3llb itbrill:,ola 3llc ihrithozjutunk anelkiil, hogy kozbena telies rendezetlenseg dllapot6t kellenefelvenni. A fizikdban j6l ismerjtik, hogy a teljesenrendezetlen6llapotb6l hogyan alakul ki a rendezett6llapot. A kiilsci tdr rLnytba es6 m6gnesesdom6nek elkezdenekgyarapodni,ndvekednia m6s irdnyba be6llo dom6nek kfrtra, meghozzitugy,hogya m6gnesezettseg a 3l I d itbfinldthato m6don egyrovid szakaszon a dom6nfalon, vagy Bloch-falon beltil itfordul 180"-kal, mint ahogy azt a 3lle 6bra mutatja. Mint emlitettiik, a dom6nfalak mozg6sa, gyorsul6sahiszterdzisvesztes6ggel jdr egytitt.Ha azonbana mdgnesezettsdg rdnyi$ forditjuk el, az vesztesegmentes. Ezlrt celszer.(t arratorekedni, hogy min6l kevesebbdomenfalunk v6ndoro[jon,ds minel nagyobblegyen azon tartom6nyok tdmege,amelybena m6gnesezettseg az egyikir6nybol 6tfordul a m6sikba. (Termeszetesenaz 6tfordul6s alatt is ugyanugygyorsulnak a m6gnesesjelensegetokozo elektronok,szoggyorsul6slep fel, ugyanugyletrejon a gyorsuldses onszervez6lassuldsjelens6ge,mtnt az eddig t6rgyalt rendszerekben,csakitt transzl6ci6smozg6shelyett szogelforduldstort6nik.) A teljesenrendezetlen6llapotbol a rendezettallapotbaval6 dtmenetet a perkol6ci6 elmelet segitsdgdvellehet szabatosanleirni (bsd [5a]). Ez azL izsgiija, hogy kritikus rendszerekndlhogyan kapcsolddnakegymAshozaz esem6nyek,milyen terbeli eloszldsokalakulnak ki. Mas a jelensdg dinamiki$a a szubkritikusrendszerekndl,amikor a kiils6 gerjesztesir6ny6ban levri dom6nek 6ppen novekedni kezdenek,vagy amikor ezeka novekvcj rendszerek 6ppenelerik egym6st,6s megint m6s, amikor szuperkritikussdv61ik, mintegy domin6szeriienvagylavinaszeriienhirtelen osszefiigg6tartom6nyokat alkotnak 6skezda rendszera telitesallapotibajutni. (Hasonl6 dinamika irja le p61d6u1 az erdotizek esetdtis.) Ezekbena perkol6ci6srendszerekben - a noveked6,gyarapod6domenekis ide tartoznak - arra kellene torekedntiLnk,hogy a dom6nfalakbana gyorsulds6rt6ke maxim6lis legyen, csak rendezett 6llapotok kozti ir6nyvdlt6stortdnjen, ne legyen nagym6rtdkri a rendezetlen dllapot a ligymdgneses anyag tlrfogatithoz k6pest,inkdbb csak a k6t v6g6llapotkozti oszcilldcioforduljon e16.A c6l v6gtilisaz, hogy a m6r

NEMUNEARIS RENDSZEREK

A Lagyvasdom6nszerkezete ktils6 gerjeszt6snelkul.(A korok felfele,a pontoklefel6mutatom6gnesesirdnyokat jelolnek.) B Ktilsogerjeszt6seset6n- ha a telites kozel6benvagyunk- majdnem teljesena gerjesztesirdnydbaiillnak be a mdgnesezettsegi irdnyok.A telft6skornyekenmdr nem erdemes r.izemeltetni a rendszert,mert a marad6kdomenekbenlevoatomokmdgnesezetts6ge nehezendll be. C Ha gyorsanmeg tudjukforditania kulso gerjesdoteret, 6s a lirgyvas hiszter6ziseelhanyagol hato,akkora mdgnesezettsegdtfordul. D Ket, ellentetes irdnyi miignesezetts6ggelrendelkezodom6n kozti Bloch-falbana mdgnesezettsegi vektor irdnyiinakvdltozdsa.Lathatoa vektor,psavaroddsa". E A miignesezetts6g irdrny6nak vdltozrisaa z tengelyfelol n6zve. 31. ABRA

kor6bban defini6lt ,,harmadrendii"filzisifimenettortenjen meg, tehat egyik kozelitoleg rendezett 6llapotb6l a m6sik rendezett kozelit6leg allapotba menjen 6t a teljestâ&#x201A;Źrfogat. A dom6nfalak,ahol megtort6nik az ifimenetaz egytkm6gnesez6siir6nybol a m6sikba, ferrom6gnesesanyagokbannagyon vdkonyak,koriilbeliil I milliomod centimdtera vastags6guk.Tekintve,hogy kozbenelcsavarodika mdgnesezettseg ir6ny, ez egyfajtafesziiltsegetjelent a rendszerben.Ennek energiatartalmais van,n6gyzetcentimeterenk6nt kortilbeliil I erg,tehat nem jelentos mennyis6g.A domdnfalakmozgdsukkozbenugy viselkednek,mintha Winreszecskek lennenek,teh6t mintha tomegiik, tehetelens6gtiklenne. Mozgassukkal,dinamik6jukkal viszonylagkev6sirodalom foglalkozik 6tfogoan. Ezek kdztil erdemesmegemliteni O'Dell munk6jdt [55]. Sajnos ez sem hasznirlhat6kozvetlenriLl celjainkra,mert nagy tâ&#x201A;Źrer6ssâ&#x201A;Źgekre, nemline6ris esetekrenincs kidolgozva elmelet es a szfmunkra fontos anyagokra ekvdgzettmereseksincsenek.A kis intenzit6suterekndlvegzettmerdsekazt mutatjak, hogy az anyagvastags6g hat6s6raa dom6nfalaksebessege csokken, mig a ktils6 tâ&#x201A;Źrer6sseg,gerjesztesnoveli a domenek falinak sebessdgdt. Ujabb kutatdsokszerint [56] a domdnfalakr ezonanciirbajdhetnek, ez azonban csak igen nagy gerjeszt6frekvenci6kesetdnjelentkezik. (Ez az eset a ferritekn6l erdekes.) Ndzztik meg most, hogy milyen konstrukci6vallehetnemegval6sitani a teljesirdnyvirltitst,azt,hogy rninim6lismennyis6gurendezetlendom6n keletkezzen.Ez a gondolkod6sm6r tulmutat a szok6sosfluxusv6ltoz6sonalapul6 m6rnoki gyakorlaton. Itt ugyanis nagyon fontos, hogy atomi szinten, a dom6nek szintjdn (mezoszinten)mi tort6nik. A m6gnesesenergiakicsatolo kdsztil6kekmiikod6senem 6rthet6 meg a mezoszintenval6 gondolkodis nelkiil. A konstrukt6roknek oda kell figyetni arra, hogy mi tort6nik itt, milyen gyorsul6soklephetnek fel. Viszonylagegyszeriigeometri6valmegvalosithat6, hogy egyl6gyvasbanteljesenmegforduljona flrxus 6sigy ne csak esetleg90'os, hanem l80"os szogtartom6nybanmozogjon a miignesezetts6gvektora. A 32. itbrin 16that6az a megold6s,amit ismertetni fogunk.

TERTECHNOLOGIA

A,,KOCKA"ALAKUKTCSATOLO SZenXeZer El6re kell bocs6tani,hogy a,,kocka" elrendezesnekcsak akkor van igazdn 6rte1me,hogyha kihasznafuk a benne rejl6 lehet6s6geket,tehat a teljes fluxusfordit6st. Ezt azonbancsak nagyon nagy frekvenci6kndl lehet igazin kihaszn6tni,ezert ez az ekendez'lsels6sorbanl6gferrites anyagokn6llehet erdekes.A szok6sostranszform6torvasakn6lvagy ,,hiperszil" anyagokn6l, azaz 500 Hz-ig nem 6rdemesezt a konfigurAci6thaszn6tni. Fontos azt is hangsulyozni,hogy nem csak a geometriaialaknak, hanem az elektronikai kapcsoldsoknak,ajelalakoknak,avisszacsatol6snak, az anyagmegv6laszt6snak es a meretezesnekis fontos a szerepe.Mindig az a l6nyeg,hogy a kicsatol6st maxim6lis hat6konysdggalvdgezzik el, azaz min6l nagyobb legyena gyorsul6ses lassul6skozti elteresa m6gnesezettsegi vektor szogygyorsul6s6n6l,6s a disszipdci6minel kisebb legyen.A kocka elrendezesndl m6r ket helyen is el6gazhata fluxus a l6gyvasban,igy a permanensm6gnesben a fluktu6cio (es emiatt a disszip6ci6) kisebblesz, mint az ,,6vcsatn6l". Mds elrendezdsselmdg tov6bb lehet csokkentenia permanensmdgnesen 6thalad6fluktu6l6 fluxust. A 32la 6brdn l6tjuk a konfigur6ciot nyugalmi helyzetben,amikor a zaro primer tekercseketes a kicsatol6 S-seljelolt szekunder tekercseketnem haszndljuk, azaz nem folyik rajtuk 6ram. Ket fiigg6leges elen ellentetes polaizitcioval celszerrielhelyeznia permanensm6gneseketes a m6sik k6t elbena kicsatolo szekundertekercseket,SI 6s S2-t.Alapallapotban$ fluxus aramlik a permanensmdgnesekben,vagyis egyâ&#x201A;Źgy 6gban csak {/2, mivel ket egyenlordszre oszlik a fluxus a m6gnespolusaindl. Ebben az alapiilTapotban az Sl 6s 52 tekercsekben1ev6l6gym6gnesesanyagbanaz eredo fluxus ertekenulla. Hangsulyoznikell, hogy mdskâ&#x201A;Źntis meg lehetv6lasztani a fluxus paramdtereit,elvileglehet e1t6rofluxusokathaszndlnia permanens magneseknel,a lenyegazonbanezzelaz egyszenip6ld6val 6rzekeltethet6a legiobban.Nagyon fontos meretez6sielv, hogy nem szabada telftdskozeldbe vinni a l6gy ferro (vagyferri-)mdgnesesanyagokatazâ&#x201A;Źrt,hogy ha megtort6nlk az energiakicsatolils,az igy keletkezett fluxus tobbletet el lehessen vezelni.Ismet hangsulyoznikell, hogy a primer gerjeszt6tekercsekhaszn6latixal, gerjesztds6vel,a fluxus utj6nak ir6nyitgat6sdval6nmag6bannem tudunk energi6t kicsatolni, azktfejezetten a gyors fluxusvaltozdsokkovetkezmenyek6nt611e16.Ezert tehffi, ha peld6ul 50 Hz-esharmonikus fesziilts6ghull6mokat haszn6lunk,akkor csak egyfurcsa6s rosszhat6sfokutransz-

Ennela topologidnal mArk6t eltryazAsi hely van a ldgyvasban, ezert az dllandomagneseniithalado fluxus fluktuiicioja kisebb. gerjesztesnelkril. A FluxuseloszlAs Az Sr, Sz szekundertekercseken nemhaladdt fluxus. B Fluxus'dram az elso utemben.Ha az ibrAn felttintetettiranybangerjesztjrlka fluxusokat, a permanens mdgnesen nemhalad6t a gerjeszt6sboladodo{luxustobblet 6s igy nemleszdisszipacio. C Fluxusaram a mdsodikritemben. D Egymilsmellettiprimertekercsek 6ram6nak idobelilefutdsa. 32lI. ABRA:A KOCKAALAKUELRENDEZES

Qx,^u

TERTECHNOLOGIA

form6tort kapunk, energiakicsatol6s nem val6sulhatmeg. Dont6en befoly6sofjaa rendszerviselkedeset,az energiakinyeresm6rtdket az, hogy milyen meredeksegufluxushullamokat tudunk e16rni,azaz milyen a gerjesztesek id6beli lefutdsa.Ez itll,az egym6sutdni kapcsoldsoksorrendjdnekmegv6lasztds6rais. Technikailagsokfelegeometriaes tdbbfele tekercselesis megva16sithat6,melyek nem egyen6rtekriekegym6ssal.A 32lb 6br6n ldtszik a miikodessor6nel66ll6 egyikkapcsol6simod. Ebbenmegfelelogerjesztdssel, azaza P3 6s P4, valamint a veliik szembenlev6 P5 es P6 primer gerjeszt6 tekercsekkel,,lezfujuk"a fluxus6raml6sutj6t, mig a fluxus a m6sikiranyban tov6bb haladhat. Az Sl es 52 szekunder tekercsekbena fluxus athalad, Sl-ben lefeld, S2-benfelfel6.Term6szetesena primer tekercseketmegfelel6 modon sorba vagy p6rhuzamosanlehet kapcsolni, azaz eryszerrelehet miikodtetni. Ezen az 6brdn $*-gal jeloljtik azt a fluxus tobbletet, ami az energiakicsatolAs kdvetkezm6nyekdntkeletkezik.Ennek is 6t kell haladnia a permanens- feszito - mdgneseken.A mdretezesn6la konstruktor egyik alapvet6feladata az, hogy rigy id6zitse ezeketa fluxusokat, hogy a permanensm6gnesbenid6ben illando 6rteketdrjenekel, ktilonben a liiktetesmiatt a lem6gnesez6sigorb6n v6ndorolni fog a munkapont, azaz disszipitcios vesztesegl6p fel. Ezt az egyenletesterhelest csak nagy frekvencidnlehet biztositani,vagy esetlegennelbonyolultabb ,,sokkaru" geometriaielrendezessel. A 32lc 6brdn l6tszik a fluxus araml6sok elleniiteme, amikor szimmetrikusan felcserel6dneka fluxus p6ly6k. Most az S1 es 52 szekundertekercsekben[\bf megv6ltozk a fluxus iranyal. Ez volt eredetilega celunk. A 32ld ihrin l6tszik a primer tekercsekbenfolyo ellenritemii gerjeszt6firam lefut6saaz optimdts esetben.Ekkor az egyrkdsmdsik ritem 6ltal felhasznalt gerjeszt6si6ram egymitstkiegdsziti,igy elerhet6 - persze csak ide6lis esetben, nagyon nagy frekvenciAn-, hogy mindig azonos fluxus haladjon 6t a permanensm6gnesekenhiszterdzisvesztesegnelkiil. A szok6soskonstrukci6s anyagokatalkaknazva(peld6ul transzformdtorvas)ezt nem drhetjiik el, csak akkor, ha nagyon sz6lesndgyszog impulzusokat haszn6lunk. Ezek viszont rendkiviil energiaig6nyeseklenn6nek,mert sokkal szelesebblenne egyâ&#x201A;Źgy impulzus 6s az impulzus alatt disszipdlt energia egy-egyprimer tekercsen,mint amennyi nyeresdgetel tudndnk 6rni egycgy ciklus alatt. Val6jdbanarra kell tdrekedniink,hogy minel meredekebblegyenaz iddbeli lefut6s.Dirac A-szeriiimpulzusokatkelleneel6rni.A szok6soskonstrukci6s

ltt is k6tszerdgazikel a lAgyvas. A Egy mdsikkockaalak0elrendez6s. primer6s szekunder tekercsekfelcser6lhetok egyesgerjesztesi sorrendekn6l.A l6gr6snincsfeltuntetve. A Hans-Coler-f6le elrendezesvaloszinLi alakja.(Leirdsdtldsd a nem szabadalmaztatott taldlmdnyokkozott.)A primer-es a szekunderkoroket fel, csak egy oldalonrajzoltukmeg,de ezekhAromoldalrahelyezhetok A primer6s szekunder ahol nincsmdgnes.A l6gr6snincsfeltuntetue. felcser6lhetok. A gerjeszt6sek a kocka6s az ovcsal tekercsekegym6ssal mintajdra A tekercsekegymdsonis lehetnek. tort6nhetnek.

ELRENDEZESEK 32lll. ABM: KOLONBOZO GEOMETRIAI

TERTECHNOLOGIA

anyagokn6l azonban nagy sziinetek maradndnak az egyes impulzusok kozott, amikor vissza6lla l6gym6gnesesanyagokbana domen struktura. A 32ld itbritbol is l6tszik, hogy ez a konstrukcio csak tobb kHz vagy MHz Ebben az esetbenazonban m6r l6gyferriteket, eset6n lehet gazdasAgos. garnet anyagokat kell haszn6tni ahhoz, hogy orvdnydram vesztesegekne l6pjenek fel. Ezert a konstrukt6r feladata nemcsaka megfelelokapcsoldsi elektronika megtervezese,hanem az is, hogy ehhez a megfelel6 anyagot kiv6lassza.Kiilon konstrukcios probl6ma, hogy a primerkori tekercseket minimdlis 6nindukcioval val6sitsuk meg, mefi ez teszi lehet6vd a gyors impulzus lefut6sokat a gerjeszt6primerkori tekercsekben.Valoj6banezeknek a tekercsekneka megfelel6geometriaialakja,meretezeseesa geometriai impulzusokm6retez6se,id6zit6sejelenti azt a tud6st,amivel hatdkonyenergiakicsatol6k6sziil6keketlehet kdsziteni. Az ut6bbi gondolatb6l l6tszik, hogy nem sztks6gszeriienazonostekercsekethaszn6lunka primer-6s a szekunderkdrben.Mig a primerkdi ,,ziro" tekercseket,szelepeketvez6retnikell, addig a szekunderoldali tekercseket nem. L6tszik, hogy a primerkdri 6s szekunderkorielektronika kiilonbozo lesz. Ezdrt v6rhato, hogy ha a primerkori vezerlest rezg6kone alakitjuk, annak m6s lesz az lmezgesszdma,mint annak a rezg6kornek, amely a szekunderk6rikicsatolo tekercsekettartalmazza.A primerkorokbeenergi6t kell befektetni, a szekunderkorokb6lpedig kinyerjtik az energiirt.Ezert hagytukmeg a transzformirtorokn6lszokdsosprimer 6s szekunderkifejez6seket.Ebben az esetbenazonban az energianyeresegâ&#x201A;Źrdekel minket. Az eredetilegbefektetett energidt,amit mint transzformdtora szekunderoldalon visszakapunk,visszavihetjiika primer oldalra.Ezzelgyakorlatilagpozitiv visszacsatoldstlehet megval6sitani,m1ghozzirugy, hogy maxim6lis amplitud6kat kapjunk mind a primer, mind a szekunderoldalon. igy a kicsatolds hat6konys6gaa gyors fluxusvdltoz6sokmiatt megnShet.A maximdlis6ram es fesziiltsdgamplitudokat rezonanciitbahangol6ssal6rhetjiik el. (Ez az az alapvet6m6dszer, amire m6r Tesla 6s Moray is nyomat6kosanfelhita a figyelmet.) L6tjuk teh6t, hogy az energiakivetelhezbe is kell fektetni energi6t, s csak a hasznotvezetjiik el. Ez6rt nem orokmozgo az ilyen szerkezet.

NEMUNEARIS RENDSZEREK

MAGNESESKIcsAToI.ox iizrml TUHJDoT{sAGAI Az eddigiekbSl min ldthattuk, hogy nemlinedris rezg6sekjelennek meg a szdmunkradrdekeskicsatol6 rendszerekbenmind a plazma,mind a ferrom6gneses elemeket felhaszn6l6 kesziilekekben. (A visszacsatolt rendszerekbengerjedorezgesekrol6ltal6nos6ttekintestad azl57l irodalom.) Mig egy dltalunk m6r jol ismert ,,kozdnseges",dllando parameterekkel rendelkezotranszform6torminden frekvencidnmiikodik, ha a vesztes6gekt6l el tudunk tekinteni, addig a kicsatol6keszi.ilekekr6lez nem mondhato el. Atabnos jellemz6jiik, hogy parametereikvdltoznak 6s a kicsatolt $* fluxus fiigg az idotol, a bemenrijelalakt6l, az amplitud6ktol, az indukci6t6l stb. Mig a szokdsosfluxuskapcsolttranszform6torn6lsz6lesparam6tersk6lan miikodik a keszi.ilek- ahogy ez a linearis elvekenalapul6kesziilekekndl elvarhat6 -, addiga kicsatol6 szerkezetek csakszrikparametertartomdnyokban. Csak akkor,ha megfelel6enm6retezikgeometri6j6t,mdgnesesfluxusait, anyagalt6saz elektronikaviselkedeset.Ha valaki csakugytal6lomra v6lasztja meg ezeketa parametereket,nagy val6sziniis6ggelnem lesz szerencs6je, a k6sziil6k egyiiltalflnnem fog mrikodni. Eztaltn az egyik"okaannak, hogy kevesenjottek ra tiszt6nvdletleniil a kicsatol6slehet6s6gere. Ha valaki eszre is vett egy ilyet, nem biztos, hogy amikor meg akarta ismetelni, sikeriilt megtal6lnia ugyanazokat a rendszer param6tereket, melyek eloideztdk a kicsatol6sjelenseg6t.Ez a nemline6risrendszerekjellemzoje, alapvet6en neheziti a kicsatol6k6sztil6kekm[ikodesenek1eir6s6t,megert6set,reprodukal6sat. A v61toz6 parameterti, nemlinedris elemeket tartalmazo rendszereket p aram etr ikus rendszereknek szok6snevezni.Tulajdonk6ppen az iizemeltet6s szempontjdbolparametrikusteljesitmenyerosit6nekkelTene az osszeskicsatolo kdsztileketnevezni.A parametrikuseszkozokfi5lega r6diofrekvencids tartom6nybaner6sit6k6nthaszndlatosak, de az ut6bbi evekbentef esitm6ny transzformdtorkent is. (L6sd az [58]-[60] irodalom.) Parametrikustranszform6torokatpelddul azâ&#x201A;Źrt hasznitlnak,mert tulfesztilts6g6strilterheldsv6delmet,frekvenciastabilit6st,a bemenetes kimenet kozdtt 90"-osfdziselterdstad es frekvenciasokszorozasrais felhaszn6lhat6 an6lkiil, hogy b6rmilyen bonyolult elektronikus kort alkalmaznfink. Parametrikus transzform6toron61tal6banolyan rendszertertiink, ahol a primerkor 6s szekunderkorfrekvenci6jaelter.A szekunderkorifrekvenciaiitali$an dupl6ja a primerkorinek.Termdszetesen elvileg m6s lehet6segekis nyilnak,

TERTECHNOLOG|/C

de ez a legelterjedtebbmegval6sit6siforma. Az energiakicsatol6rendszerek azonbannem tekinthet6k teliesenparametrikustranszform6tornak,teljesen egyedirendszerk6ntkell kezelni 6ket. Rokon vonds az, hogy a kicsatol6k parametereiis v6ltoznak az id5 fiiggvenyeben.Az alacsony frekvenci6s kicsatol6k alapvet6 probl6m6ja,hogy a bemen6jelfiiggvdny semmikeppen sem harmonikus alaku. Csak tobb MHz-es,nagyfrekvenci6skicsatolokndl lehetnea parametrikustranszform6torokndlkifejlesztett matematikai,fizikai appar6tusthasznflni kisebb-nagyobbdtalakit6sokkal.Hogy mdgis egy kis bepillant6stnyerjiink a parametrikus rendszerekviselkedesebe, az [58] alapjandrdemesnehdnydolgot megemliteni. Amennyiben elhanyagolhatoegy rendszer bels6energiavesztesegees nincs ktils6 gerjeszt6er6, akkor egy rezgSrendszerviselkeddsetkis amplitud6kn6l (1ine6riskozelitessel)a harmonikus mozg6sraj ellemz6differenci6legyenletteladhatjuk meg a (88) osszefiiggesszerint:

x(t): Asinar./

ot"'x: 0,

(88)

Ennek megold6sais l6thato a (88) osszefiigg6sben, ami egy szinuszos ftiggv6ny.A rendszeradott frekvenciilal rezeg,legyenaz akdrmechanikus, akiir elektronikus stb. Ez termdszetesena legegyszenibbeset, amikor a rendszerA amplitudovalindul 6s a kezdeti fazisszog6rt6kenulla. A rezg6s alo korfrekvenciirjitta rendszerenergiatdroloparamdtereihatirozzitk meg, elektromoskorok esetdnp6ld6ul az l, induktivitds es a C kapacit6s,mechanikus rendszereknelpedig a rendszerm |omege6s a k rug66lland6.A (88) egyenletbenmegadott coo2mindig ket ilyen paramdter fiiggv6nye.A (89) dsszefiigg6s ezt adja meg elektromos es mechanikusrendszerekeset6n:

tJ).:-';-F L

;

u.:-

k M

(8e)

Az rol,oz bdrmely linedrisrendszerrealland6 drteketveszfel. Mivel a teljes energianem valtozik, a rezg1selvileg a vdgtelens6gig folytatodhatcsillapitds hiany6bana kezdeti,4 amplitud6val. Elektromos esetbenaz energiaelektromiignesesvagy elektrosztatikus form6ban taliihato meg, mechanikus rezgSrendszern6lpedigvagy potenciAlis,vagykinetikus energiaalakj6ban.

NEMUNEARIS RENDSZEREK

Az ao az a frekvencia,amivel a magarahagyott rendszerrezeg 6s amivel rezonanci6balehet hozni. Termeszetesenakkor is fellephet a rezonancia, ha csillapitds van a rendszerben,azaz az elektromos 6ramkorbe egy R e1len61l6s, a mechanikus 6ramkorbe pedig egy sebessdgfiiggocsillapitds keriil. Ha a rendszertkivtih6l egy bizonyos frekvenciAvalgerjesztik, akkor felveszia gerjesztrifrekvenciaerteket,bdr a rezgdsamplitud6ja fiiggeni fog a gerjesztesfrekvenci6j6t6l. Az energiakicsatol6sesetebenkozvetveenergi6tjuttatunk a rezg6 rendszerbe. A kicsatolt energia peri6dikusan itt az energiat6rol6 elemekbe. Ertâ&#x201A;Źke tobb parametertol is ftigg, mint mdr az el6z6ekbenemlitettiik, de fSlegaz amplitudot6l es a fluxusvilltozitsid6beli derivaltjdtol.Ezt neveztiik parametrikus gerjesztesnek.Ebben az esetben {Do2nem marad 6l1and6, hiszen v6ltoztatjuk - elektromos esetben- a rendszerinduktivitds6t. Az induktivit6s nem a tekercsekmenetsz6m6nakmegv6ltoztatasamiatt v6lto zik, hanem a kicsatolt m6gnesesfluxus miatt. (igy a {* fluxusnyeresdghez hozzirendelhetiink egyl6tszolagosinduktivitdsv6ltoz6stis.) A technikdban ma hasznaltparametrikusangerjesztettrendszerekn6liiltali$ana kapacitdst szokt6k vitltoztatni valamilyen nemline6rism6don. Ha v6ltozik az energiatArol6 tagok tdrol6 kdpess6ge,akkor a (88) differencidlegyenletbenlev<i m6sodik tag is vdltozik. Ezt ttgyvesszrikfigyelembe,hogy altal6nosesetben egy harmonikus fiiggvenyszerintv6ltoztatjuk roo2erteketa (90) (Mathieu) differencidlegyenletszerint:

= 5i * rr(l +Kcoscor)xo

(e0)

Ismdteltenhangsulyoznikell, hogy az 6)o2harmonikus v6ltoztat6saa mi esettinkbencsaknagyonnagy frekvenci6kesetebenkepzelhetoel, alacsony frekvenci6s,nehiny sz6zHz kortili kicsatol6k6sziilekekn6lnem harmonikus fiiggvenyszerintv6ltozik a kicsatol6sm6rt6kees ezzelaz energiatinol6tagok erteke. (A (90) egyenletetMathieu egyenletneknevezziik,amely nagyon sokfele fizlkai probl6m6banelofordul.) Az rui,o2 ertekenekharmonikus v6ltoztatina miatt, a rendszerelvesztilinearit6s6t,specidlisnemline6ris egyenlett6 alakul. 86r a Mathieu egyenletbizonyos form6i megoldhat6k, nincs teljesen 6ltal6nosanakaknazhat6 analitikus megold6sa,sok esetbenneh6z megoldani. Az alkalmazdsok nagy rdsze - mint m6r emlitettiik - arra az

TERTECHNOLOGIA

esetre koncentrdl6dik, amikor a rendszer korfrekvenci6ja koriilbeliil az azaza x2rcro. k6tszerese, onrezg6sszdm A Mathieu egyenletetiitalitban a (91) egyenlettelszoktdk megadni:

@- 2q cos2z)x: O; z - 0)t,

(el)

ahol a es q az adott rendszert6l fiigg6 param6terek,z pedig a rendszer frekvenciajdnak6s az idonek a szorzata.Ennek a rendszernekvannakstabil 6s instabil gerjed6 megoldasaiis, b6r gyakorlatiesetekbenaz instabil megold6soknem gerjedneka v6gtelens6gig,hiszen mindig van valamilyenbe6pitett csillapit6s.Matematikailaga parametrikusgerjesztesaz instabil megolddsokkovetkezmdnye.Ezeket az instabil, gerjed6megold6sokat,paramdter tartomdnyokat szokt6k a technik6ban kihaszn6lni. A matematikusok elkeszitett6kazokat a stabilit6sit6rk6peket,melyekenl6tszik, hogy az a 6s q paramdterckftrggveny6ben hol tal6lunk stabileshol instabil megold6sokat. Ez a meretezeshezjelent6s segits6getnyujthat. A kicsatol6 szerkezeteket elvileg az instabil r6szekrekellene m6retezni, mert azokban a parameter tartom6nyokban v6rhato, hogy az amplitud6 egyre novekszik. A stabil r6szekrem6retezetttartom6nyokbana kimen6 amplitud6 ertekekisebblesz, mint a bemeno, ezert nem fog bekovetkeznia kicsatolfs, csak egy rossz hatdsfokutranszform6torhozjutunk. Az instabil regiokban az x amplitud6 a (92) osszefiigg6sszerint novekszik:

r= r.e,'sin(,- o); , =In

sin2o

(e2)

ahol xo a kezdeti paramdterektolfirgg, a kezdetiamplitudo 6rtek6tadjameg. Ez sziiksegesahhoz, hogy a rendszergerjednikezdjen.A o fazisszog6rtdke befoly6soljaa p exponens6rtekdt. A p ert6k6nekgrafikus rneghatdrozirsitt a megadottirodalomban megtal6ljuk.(Fusztdnaz erdekessegkedveertmegjegyezzik, hogy a magyarNeumann J6nosis foglalkozott ilyen parametrikus dramkorokkel,6s szabadalmatis kapott egy ilyen talitkninyina 1957-benaz EgyesiiLlt Alamokban. A szabadalomsz6ma2,815,488.) (M6s hasonl6 parametrikus eszkozok is ldteznek. Ilyenek pdIdilI az 6l1and6fesziiltsegbiztosit6s6rakeszitett ferrorezon6ns,vagy nemline6ris

209

RENDSZEREK NEMUNEARIS

rezonancidnalapulo kesziilekek.) A parametrikustranszformdtorok iitalir ban egy elektromosanviitoztathatoinduktivit6sb6l 6llnak,melyet egy kapacit6ssal p6rhuzamosankotnek, hogy parametrikus rezglkorhoz jussanak. Amikor az induktanciaegy6tlagert6kkoriil v6ltozik, az elektromosrezgokor akkor lep fel a parametrikusrezocoorezon6nsfrekvenci6j6nakketszeresdn, nancia es oner6sitooszcill6ciok keletkeznekaz aramkorben,melyek energi6ja abbol a forrasboljon, amely ezt az induktivitds vdltozdstokozza.A mi esetiinkbneis ez a lenyeg,hiszen az induktivit6svdltozasta nullponti spektrumbol kozvetettenkicsatolt mdgnesesfluxus okozza.igy a parametrikus transzform6toregy statikus es passzivelektromosteljesitmeny6talakit6eszkapcsoltinduktivitasbol koz is. Alapvetoenket nemline6risanesmdgnesesen adja meg: 6ll. Koztiik a kapcsolatota (93) egyenletrendszer d . . , . . . e,:TLLt\tt,t2) ttl ",:

*lL,(ibi,)

. i,)

(e3)

Az osszefiiggesb6llatszik, hogy az L1 es L2 induktivit6s erteke fiigg a rendszeren 6thalado iramtol, ez mutatja a rendszer nemlinearitds6t.A nem lehet rh iital6fiiggdsmodja minden egyesrendszerneka saj6toss6ga, nos formulAt megadni.Az Iq induktivit6sâ&#x201A;Źs i2, valamtntL2 6s \ kapcsolata a ketfele tekercseleskozti kapcsolatotmeghathrozza.Egyszerrelephet fel parametrikus es kozos fluxus kapcsolat is egy adott mdgnesesrendszer tekercseikozott. A gyakorlatban alkalmazottparametrikustranszform6torokn6l azonbanarra torekszenek,hogy a koz6s fluxus kapcsolatminim6lis vagy tuldramot.A mi eseti.inklegyenes igy elkeriilhess6ka tulfeszi.iltseget, jelent problem6t, sot nektink kifejezettenkell a kozos ben azonbanez nem fluxus. Egyszerreletezhet mindket tipusu kapcsolat, azaz a fluxus es a vitltozo induktivitds is a tobblet energia miatt. Ahhoz persze, hogy ket induktivitas kozott ilyen parametrikuskapcsolatlegyen,mindenkdppennem' linetiriskozegjelenletesziiks6ges.Nehany egyszeriiesetbenaz irodalomban megtal6lhatoa parametrikus6s ferrorezondnstranszform6torokviselkedeis megadjak,b6r ezeknek senekleir6sa.A megfelel6differencialegyenleteket jelleget iitalill:lan nincs analitikus megoldasuk.A rendszerviselked6sdnek lehet meggrafikus szerkesztesi eljdr6sokkal,vagynumerikus m6dszerekkel

210

TERTECHNOLOGIA

adni. Val6s esetekben,amikor a disszip6ciotis frgyelembekell venni, tobbkevesebbpontoss6ggalki lehet sz6molni, hogy mekkora amplitud6 varhat6 a rezg6rendszerben. M6g egy fontos elteresjelentkezhet a kicsatolo es parametrikustranszformatorok kozott, megpedigaz, hogy a kicsatoloszerkezeteknelaltal6ban nem toreksztink arra, hogy a rendszer egyesrdszeit telitesbe vigytik, a parametrikustranszformdtoroknalviszont a fesztiltsegvedelemmiatt telitesbekell vinni a ferromd.gneses elemeket.A parametrikustranszform6torok tartaknazhatnak permanensmAgneseket,legreseket,azonban ezeknek a hat6sfoka altal6ban alacsony.Elmondhatjuk, hogy a parametrikus rendszerekirodalmat erdemestanulm6nyozni, mert a kicsatolo szerkezetekis ilyen alapelvekenmrikodnek,mind a ferrom6gneses,mind a plazma rendszerek.A parametrikuser6siteseseteugyanisplazmarendszereknelis fell6p, ott is a Mathieu tipusu differenci6legyenleteket lehet felhaszndlnia rendszer (16sd[51] irodalom, 90. oldal). viselked6senek tanulm6nyozitsina A parametrikusangerjesztett6s rezoniitatotl rendszereksegitseget nyrijthatnak a kes6bbiekben,hogy megismerjiik a kicsatolo rendszerekviselked6s6tesm6retezeset.Mivel61tal6nos,analitikusmegolddstnem tudunkadni, nezzik meg, hogy milyen kvalitativ megfontol6sokrajuthatunk a nemline6ris csatolt rezgo rendszerektanulm inyozttsibol.

xtinlerEpEzEsEKEs cslrorr REzcEsEK Az el6z6 reszben 16ttuk,hogy a rendszernekmeg a differencidlegyenletet semtudjuk felirni. Ilyenkor az ateendo,hogy keresnikell egymdsik,hasonld nemline6risrendszert ds annak viselkedes6tkell vizsgdlni. Az altal6nosan jellemzo tulajdons6gokatkell kiemelni, 6ltalanositani. Ez nem egyszerti feladat, hiszen mig a line6ris rendszereknelkonnyii megtal6lni azokat a lehet6segeket,amivel viselkedesiiketegyszeriienleirhatjuk, pelddul dimenziotlan hasonlosdgi sz6mok bevezetesevel,addig a nemlinedris rendszereknelez nehezebb,de nem megoldhatatlanfeladat. Szdmunkraazdrt fontos, hogy a nemlinedris csatolt rendszerekneklegal6bb egy kvalitativ leir6s6tmegkapjuk,hogy erezzik, a param6terekhogyan befoly6solj6kegymds viselkeddset,hogy tudjuk, hogy a m6retez6snelmire sz6mithatunk,a menetsz6"mok, vasmagkeresztmetszetek, legresek,g6znyom6sok,h6m6rs6kletek megv6laszt6s6n6lmilyen ir6nyba vissziik el a rendszer mtikod6set. Mindenk6ppen arra kell tdrekedntink,hogy a kaotikus dllapotot kikeriiljiik,

NEMUNEARIS RENDSZEREK

2' t1

mert ekkor az eredetilegrezonancidbanlevo nagy amplitud6ju rendszer olyan 6llapotbamegy 5t, ahol kisebb amplitud6k lesznek,vinatlan frekvenci6kkal.A kisebbamplitudokmiatt a kicsatol6smertekedrasztikusanlecsdkken, ezert a rendszergyakorlatilagle6ll, nem ad, hanem fogyasztenergi6t. Ezdrt alapvetoenfontos tudni, hogy a rendszermikor fog peri6dikusanvagy kv6ziperiodikusanviselkedni,mikor leszneka csatolt rendszerekegymdsra Szerencs6reezeket hangolva6smikor megy6t a rendszerakilosz6l1apot6ba. az iitalinos jellemzoket mhra mir elegj6l ismerjrik, hozzdfdrhet1ka nemlinearis rendszerekkaotikus viselkedesetleiro cikkek, konyvek.(Lasd peldaul t6ll-t671.) (A tanulmdnynakez a rdszekiilonosenrovid lesz a feladathoz kepest,,ezert ktilon k6rem az olvas6t, hogy a megadott irodalmat haszn6ljafel. Erdemeselolvasnikiilon peld6ula [61] 6s [62] konyveketes a [63]-[67]-ben megadottcikkeket.Sajnosmagyarulnem jelent meg meg 6tfogo konyv vagy cikk a temdb6l.) Adott tehdt egy fizkai rendszerszdmunkra,melyet mdr korvonalaztunk. Ennek differenciflegyenletetnem tudjuk felirni, mert ez nagyon neh6,z feladat, yiszont van lehetoseg arra, hogy egy ugynevezett,,ketdimenzi6s diszkret visszateresilekepez6st"haszn6ljunka rendszerdinamikai viselkedes6nekjellemzesere.Ezt a ketdimenzi6svisszat6resilekdpezestis egyszeamely univerriisiteni lehet egyugynevezett,,egydimenzios korlekepezesse", zdhsa nemlinearisdisszipativrendszereklegnagyobbreszdre.Elvileg ilyen rendszereketegyszertimatematikai lekepezesek,iterdciok sz6mit6s6n61is megtalalhatunk.Viselked6siikis azonosaz egyebk6ntbonyolult nemline6ris differencidlegyenletekkel leirhato fnlkai rendszerekevel. Azt a tenyt, hogy lengo, rczg0ltnedrises nemlinedrisrendszerekkapcsolatba lepnek egymdssal, ha csakegykicsi k6lcs6nhat6sis fellephetkozottiik, mdr a XVIL szfzadbanfelismertdk.C. Huyghensvette el6szor6szre,hogy ha 6r6kat egymasmelle helyezugy,hogymechanikaikapcsolatj6het kozhik l6tre, akkor a leng6siikszinkroniz6l6dikkis ido elteltevel.Altaldnosshgban is elmondhatjuk,hogy csatolt csillapitott oszcill6torokolyan mozg6sbakezdenek, ,,zixodnak",melybenfrekvencidjukhdnyadosaracion6lisszam.Ezeket az eseteketnevezziik kommenzurabilisnekvagy fitzisra zar6snak is. Kiilonboz6 frekvenci6juveszteseges, disszipativ dinamikus rendszerekn6l mindig megtal6lhatoez a jelenseg.Kiilondsen fontos szdmunkra,hogy a fdzisterben t6bbdimenzi6s, nagyon sok szabads6gfokurendszereknel az irreverzibilis disszipaci6miatt a rendszer leegyszeriisodik6ltal6ban ket,

2'12

TERTECHNOLOGIA

egym6ssalvetelkedofrekvenci6jurendszerreesigy ket csatolt oszcill6torunk keletkezik.Ha a rendszervalamely parameteretvaltoztatjuk, akkor reszben olyan parameter tartom6nyokon megy 6t, melyek fitzisra z6rtak,reszben olyanokon,melyek nem. Ha a k6t rendszerkozotti kapcsolatgyenge,akkor a fdzisrazSrt intervallunok mdrtdke a tobbihezkdpestkicsiny lesz.Ilyenkor a rendszerekviselkedesecsakkev6sb6val6sziniileglesz periodikus,nagyobb val6sziniiseggelkvAziperi6dikus,azaz a ket jellemzo frekvenciahdnyadosa, atlaz drteke irracionflis lesz. Ez nyilv6nvalo,hiszen sokkal nagyobbvalG szimis6ggeltalAlunk irracion6lis frekvencidkat,mint racion6lis frekvenci6kat. Ahogy a rendszerekk6zti kolcsdnhat6ses annak nemlinedrisjellege novekszik,ugy n6nek a finisra zart szakaszokes sajnos a kaotikusmozg6s is megjelenika periodikus es kv6zi periodikus inkommenzur6bilismozg6s mellett. A k6osz alapvet6enazert kovetkezikbe, mert a filzisra z6rt intervallumok egym6sba6rnek es ezekena teriileteken,,vetekszenek"egymdssal a frekvenci6k. Ez az iitalitnos kvalitativ k6p e16gj6l kovethetbaz egydimenzioskorlekepezesviselkedesetvizsg6lva.(Hozzit kell tenni, hogy a korlekepez6snek val6jabancsak 6Mtt 6rtelembenvan koze korokhoz.) A korlekepezeseknek ez az {rtalinos tulajdonsdganagyon sok dinamikus rendszer viselkeddset leirja esezert erdekesszdmunkra.igy pelddula nagfrekvencidju elektromos mezokbena toltdssririiseghull6mok viselkedesetleirhatja, vagy dinamikus, mechanikusing6k viselkeddsdt,de a sz6munkradrdekescsatolt elektromos rezgesekviselked6sdtis kvalitativ modon jellemzi. Az egyszeriibb,egy szabads6gfokurendszereknelpontosan meg tudjuk mondani, hol van az a kritikus hatir, amifolott elkezd6dika kaotikusallapot, a tobb szabads6gfoku rendszereknelviszont csakndh6ny speci6lisesetben.A tobb szabads6gfoku, nem disszipativ, konzervativ rendszereketaz agynevezett KolmogorovArnold-Moser (KAM) elmdlet irja le, az erdeklod6olvasok tobb helyen is tal6lkozhatnak ezzel a kifejez6ssel.Itt most nem tudunk kiterni ennek elemz6s6re,sz6munkra mindig a vesztesegesrendszerek az erdekeseka technikaban. Ezeknll a vesztesdgmiatt a fazist6rfogat lecsokken,s egy feliiletbe ilgyazodlkbe a rendszert leiro fazisgorbekserege.

NEMUNEARIS RENDSZEREK

213

rAzrsm zAnAs jelensegâ&#x201A;ŹIazert kell ismertetni,mert ez minden A f6zisraz6r6s,egyiittrezges nemlinedris kicsatol6 kesztildkbenfellep, 6s az izemeltet6segyik ldnyeges sajats6ga. A fazisrazdrds(bovebbenlasda [61], 1661,167lirodalmakat)alapvet6en rezonanciahatas,ami ket oszcilldtor kozott l6p fel. Ez nem azonos azzal i,z esettel,amikor egyrezg6korsajdtfrekvencidjakozelebenkulso gerjesztest kap es emiatt az amplitudoja megnovekszlk.Ez a rezonanciaugy foghato fel, hogy a kiilso gerjesztesellenerea rendszer - legal6bbisegy darabig megtartja az eredetifrekvenciajat,nem tud kimozdulni dllapotdbol.Nemcsak akkor fordul elo a finisra zdrix, ha ket magdra hagyott oszcill6tort osszekapcsolunk valamilyennemlinearishatassegitsegevel, hanem akkor is, ha egyetlenoszcillftort kidhol gerjeszttinkvalamilyen v|ltozlathat6 perturb6ci6val. Ez is egfajta parametrikusgerjesztdsnektekintheto, hiszen a gerjeszto forrrds frekvenci6jat is parameterkentvdltoztathatjuk. Ennek a pdlddula (94) osszenagyon egyszerrirendszerneka differencidlegyenletet fiiggesadja meg:

a6 : p0 +y sin0=l + B coscrt

(e4)

Ez a dlfferencialegyenletegy periodikusan gerjesztett,csillapitott inga mozg6s6ttrja le, melynek tomege c, a csillapit6si (surl6d6si)egytitthat6ja B 6s a gravit6ci6smezot a y egyritthatoadja meg Ez az egyenlet irja le pdldaul a Josephsondi6d6k es a toltesslinisâ&#x201A;Źghull6mok (charge density waves,CDW) viselkedesetelektromosmezoben.Atov6bbiakbannem l6nyegessem a leirt frzikai rendszer,sema (94) egyenletpontosalakja,mert m6s alaku egyenletekis hasonl6anviselkednek,mint amit majd t6rgyalunk.Azok az 6ltal6nostulajdons6gok,melyek a nemline6ris csatolt rendszereketleirj6k, fi.iggetlenekattol, hogy pelddul sin0 szerepel-ea (94) egyenlet3. tagj6ban, vagy valami m6s peri6dikus fiiggv6ny.A 33la 6br6n l6tszik az az egyszeriimechanikusinga, melynekviselkedeseta (94) egyenletadja meg. Itt a gerjesztoet6 az F = A +,8 cosrotes az tngatomege,vagytehetetlensdgi nyomat6ka az a egyitthat6val irhat6 le. A e itt a kiteres szoge, de a Josephsondi6ddndl p6lddul a fdzisszogadja az 6rteket.A tolt6ssiirtis6g hull6moknal az u, B 6sy egyiitthat6ka tomeget,a csillapitdstesa periodikus potencidl drteket kjirlr^le. A B az oszcillalo r6di6frekvenciaselektromos

215

NEMLINEARISRENDSZEREK

mezo amphludoja.Ezekndl a rendszereknela fdzisra z6rasjelensdge az 6tlagos szogsebesseg, a 0 erteket a kiilso gerjeszt6 frekvencia racion6lis tdbbszoroseinek ertdkdnzirjabe. (Ldsd a (95) osszefiiggdst.)

P < 0 > =- ( D

A fizikaiinga B rdcslekepezes

torusz lekepez6s D iterdciosftiggvenymeredeksege:('1) monotonnovekvo,szabiilyosperiodikus, (2) kdosz kezdete,(3) kifejlettkdosz, inflqxioazf(@\ gorb6ben E a korlekepezes iterdcios s6mdja F aliyisra zdrds gorbeserege n6hdny esetre G a fdzisrazards diagrammja

33. ABRA

(e5)

Ez 6rdekesjelenseg.Ezek szerint a kiilso gerjeszteskorfrekvencitrjdnak fiiggv6nyebena 0 athga nem vehet fel bdrmilyen ert6ket, hanem csak racion6lis sz6merteket.Miert fordul elo ez a fdzisra zirin? Ha az tngill" nâ&#x201A;Źznik, akkor kis A nyomatekeseten(vagy kis fesziiltsegesetdna toltdssiirriseg hullamn|l) az inga a rajzon megjelolt pozicioja kornyezetebenfog ingadozni. Amikor az A nyomatek meghalad egy kritikus erteket, akkor melynek erteke kortilbeliil hirtelen elkezd forogni egy 6tlagossebesseggel, AlF, amennyibena y es a,B nem tul nagy. Mivel y sin 0 6s-Bcos crrlperi6dikusa f6zisterben,melyet0 es I ir le, azert a folyamatot ttbrinolhatjrtkegyperi6dikusr6cson,melyeta 33lb 6bra mutat. hiszen a mozg6speriodikus. Ha Fiiggetlenvdltozokentttt a t/T szerepelhet, kv6ziperiodikus,akkor a vekonyabb,nem peri6dikus vonal irja le a fdzisterben. A ftiggolegeskoordin6t6n aQl2n fiiggvenydbenrajzoltuk fel a szogelforduldst. Ezt a peiodikus mozgdst nemcsak a sikban lehet dbrdzolni, hanem egy kdtdimenzi6s felilletii tfruszon is, mint ahogy azt a 33lc trf:.ra mutatja. Ha a mozgdsteljesen peri6dikus, azaz a frekvenci6ta ktilso gerjesztes frekvenci6j6nakegy racion6lis szdmmal szorzotl erteke adja meg, akkor - ha a torusz feltileten ilbrhzol}ukeztamozgasl - zinl gorbet kapunk. Attol fiigg6en,hogy hdnyszor,,tekeredik"ra ez a gorbe,azazhiny ,,menet" lesz a t6rusz feliileten, a k6t racion6lis sz6m h6nyadosaadja meg ezt a bizonyos menetsz6mot.A menetszamkifejezesmaradt megazirodalomban a ket peri6dikusrendszerviselkedeset1eir6egyenleteknel.Aztjelenti, hogy a kdt frekvencianakmilyen a hanyadosa.Mint m6r mondtuk, racion6lis h6nyadosok esetenvâ&#x201A;Źges sz6mu menet lesz. Ilyenkor a trajekt6ria nem boritja be a torusz felszinet. Ha inkommenzurdbilisa menetsz6m,azaz a kdt frekvencia h6nyadosairracionalis sz6m, akkor kv6ziperiodikus, csak peri6dikusnaklittszo a mozgits.Id6ve1a rendszermozg6s6tleir6 f6zisgorbe teljesenbeboritja a torusz feliiletet.Ha a 33lb itbrdnlilthato r6cson nezzik az kracioniths szdmok h6nyadosdvalmegadott frekvenci6t, akkor 16tjuk,

216

TERTECHNOLOGIA

hogy azokatnem illeszthetjiikbe periodikusanismetl6d6 kis celldkba.Mindl jelentosebba nemlinearitdstkifejezoy es B egyiitthatoert6ke,anndljobban beleferegy-egycell6baa nemline6risrendszermozgdsdtleiro pont trajekto ri6ja. Ekkor talalhatunk olyanM esly'egeszsz6mot,melyek kielegitik a (96) egyenletbenleirt felteteleket:

NEMLINEARIS RENDSZEREK

217

ert6k. Grafikusan ezt egy Poincare metszetenlehet tbrhzolni, melyet ugy kapunk, hogy a 33lc itbrin l6thato fdzistertoruszt metssztika t: const(mod 2nlro) sikkal. Matematikallag ezt az R visszaterolekepezdsta (99) osszefiigges adja meg:

8[: l:11"')=r:t,i-'^,]l t0,l [0",] [r;.10,.0")l

rqgr

0(ro+MT=Q(t")+2nN

( e6)

szerint: es deriv6ltjaertekea (100) osszefiigges ahol a szogelfordulas

Innen megkaphatjuka 6 ittlagâ&#x201A;Źrteketegy egyszeriikifejezessel,melyet a (97) egyenletir le es amely a 33lb ibrdrol egyszenienleolvashat6:

<0>=

N.2n

(e7)

MT A kifejezesben7 ertekea kii1s6gerjesztciero periodusa.Ha elertiik ezt az |lTapotoI egy bizonyosA parameterndl,akkor mindig felirhato a (97) egyenletteljellemzett eset,azaz a rendszerjellemzii paramdter6nek- itt - 6tlagos erteke mindig azonos marad, teh6t peld6ul a szogsebessdgenek azonosM 6sN erteklre megtortent a finisra z6r6s.Abban az esetben,ha cr = 0, azaznulla a tomeg vagy nagyon eros a csillapit6s,akkor egy egyszeni modellt kapunk. Ez linearisMathieu egyenletlesz.Ezert mondhatjuk,hogy @a rendszernemlinearit6sdnakmdrteketis magadja.A toltessriniseghullAm (CDW) esetena rendszerAramdta 0 6thga adja meg a (98) osszefiiggds szerint: Icow-<6>

(e",e 6Q: nr1) ) : (e1t= nL'1,

Mivel a differencidlegyenletmasodrendri,a 0, 6s 0, ket v6ltoz6 a rendlekepezesketdimenzi6s.A G1 szertteuesenle tudja kni, ezert a visszateresi es Gz fiiggvenyekneka 0 fiiggvenyebenperiodikusaknakkell lenniiik 2n periodussal.Ez az B lek6pezdsfelfoghatougy is, mint egy siknak vagy egy torusznak onmagdbava16lek6pezdse.Mivel a 0, 6s 0, pontok egy differeninvert6lci6legyenletmegold6sg6rb6jen szerepelnek,ennek a lekepezesnek hatonak kell lennie 6s az orientdci6jdt meg kell oriznie. Ez azt jelenti, hogy a rendszerJacobidetermin6nsanakmindig nullandl nagyobbnakkell lennie, is mutatja: ahogyezt a (l0l) osszeftigges l"n

lo"

J:J(e,,0,):drtl:ti, lL a r" .

(e8)

igy a 0 6rteke, ami itt az ilramotjelenti, a ktilso terer6ssegneksima ftiggvdnyelesz. A VISSZATENT' IEXEPEZES A fazisra z6rds tanulmdnyozitsinak legjobb modszere,ha pdld6ul a (94) differencidlegyenletviselkeddseta visszateresiterkepenvizsg6ljukkvahtativ m6don. Ilyenkor a 0 6s 0 v6ltoz6katrajzoliuk fel minden perioduskezdeten esvegen.igy azn+dikperiodusesetdn,ahol a peri6dusid6hosszaT: 2nlruo, l6tni fogiuk, hogy mi volt a Kindul6 es a periodusveg6njelentkez6 0 es 6

( 100)

AA ouz

( l0l)

ae"

A determinans 6rt6ke, J, a drfferenciflegyenletegyiitthat6it6l fiigg viszonylagegyszertiena (102) osszefiigges szerint: J :

(zxt|lt(Pi1) e

( 102)

Ha a mozgitsfazisrazhrt a (95) osszefiigg6sszerint, akkor leteznie kell a (0", 6"; periodikusfxpontoknak, melyekre:

^,lfi]:[;:].tt,

( 103)

TERTECHNOLOGIA

214

Ha a rendszer nemlinearit6sanem tul eros, azaz a k6osz meg nem jelentkezett,akkor mindenkeppenvagy fitzisrazhrt, vagy kv6ziperi6dikusa rendszer,es ebben az esetbena menetsz6mairracionalis szfm, melynek adjameg: ert6keta ( 104) osszefligges

w:)*(*)

( 104)

Ez az kracion6lis szdm fontos a rendszerviselked6sdnekleiras6ban,a kes6bbieksor6nmdg tobbszortaldlkozunkvele.A rendszerkezdeti6llapot6t hamarosan,,elfelejti",mivel a mozgdscsillapitott. Ez a lekepezesnem 6rzi meg a teniLletet,akezdeti felt6telekinformdci6i elvesznek,ezdrt aszimpto tikusan sima invariins 0(l) g6rbebe zinodlk a t6ruszon. Ezert 0 aszimpto tikusan 0 fiiggvâ&#x201A;Źnyelesz az B lek6pez6sen,teh6t elmondhatjuk, hogy elodll egy olyan sima invariansgcirbe,melynek alakjitta ( 105) osszefiiggesadjameg:

e"- s(0,)

( 10s)

Ezen a gdrben letrejon ez az aszimptotikusviselked6s.Ha a ( 105) osszeftiggdstvisszahelyettesitjiika (99)-be, akkor a (106) osszefiigg6sadodik:

0-.,: fl9-): G, (0",s@"\\

( 106)

Itt az f fiiggv6ny egy ,,korlekdpezds",mivel O,-ben peri6dikus. EzI az egydimenzi6slekepez6stredukalt,vagy visszat6resilek6pezesneknevezziik. Egy ilyen lek6pezdsrajza l|tszlk a 33I d 6br6n.Az l-gyel jelolt gorbeadodik akkor,ha a nemline6risrendszermozg6saperiodikus vagy kvitziperi6dikus. Ilyenkor a gorbe derivdltja mindig nagyobbnull6n61.Ha a rendszerelkezd kaotikusanviselkedni,akkor legal6bbegy pontban nulla a g6rbe deriv6ltja, azaz nflenoja van. Amikor ercisenkaotikuss6kezd vdlni a rendszer,akkor ez az inflei6 nyi1v6nval6v6v6lik. Ilyen, viszonylag egyszertiosszefiigg6s segitsegdvel is min6segi kovetkeztetdseket lehet levonni a rendszerviselkedes6revonatkoz6lag,es ezeketfel is haszndljik az analizisekben.Hangsulyozni kell, hogy a 33ld ir/c.rinl6that6 gorb6k nem folytonosak, hanem egym6shozkdzel iilo pontok halmazai. Ez az6rt k6vetkezik be, mert a Poincaremetszetmindig a trajekt6ria vonalak metsz6spontjainakhalrnaza,

RENDSZEREK NEMUNEARIS

219

es ezt a metszesponthalmazt transzformirltukgyakorlatilagegy egydimenmegkaptuk zios alakba,s eztvizsgttljuk.gy az eredetidifferencidlegyenletb6l segitseg6vela kdtdimenzi6slekdpezest,amit tov6bb a fenti 6sszefiiggesek egyszeriisitetttinkegy egydimenzioslekepez6ss6.Addig tehbt, amig ez a gorbemonoton no, nincs kaotikusviselked6s,amint azonbana monotonit6s megszrinik,be6llhata kaotikus dllapot. Most l6tszik a jelent6segeezeknekaz egyszer|hasonl6sdgilekepezdsim6dszereknek,hiszenm6gha ismernenkis a fzikai rendszerdifferencialegyenleteit, akkor sem tudnank analitikusan megoldani.A kaotikusfolyamatokat ugyanis nem frja le anslitikus megoldtis,ezeketcsak numerikusanlehetnemegoldani. Teh6t a hasonl6s6gimodszerek,az egyszenisitettlekdpezesimodszerek,az iter6cios lek6pezesekhaszniiata felteflentil sztiksdgesahhoz, hogy legaldbb kvalitativ betekint6stkapjunk a nemline6risrendszerekdinamikajaba,legal6bb elvi fogalmunk legyenarrol, hogy milyen koriilmdnyek kozott kezd a rendszer turbulenss6, kaotikussdvalni. Neh6ny esetben azonban nemcsak kvalitativ kepet tudunk kapni, hanem bizonyos frekvencia hanyadosokesetdn (mar itt megemlitjrik,hogy ezaz aranymetszes frekvenciah6nyadosa)kvantitativ hasonis juthahmk. Nagyj6b6lugy,mint a hidrodinamik6ban l6s6gi osszefiiggdsekhez esa h66taddsban,ahol nemline6risfolyamatokrahasonlosdgi6ssszefiiggdseket lehet kim6rni esennekismeretebenegyeglszenm6s rendszerviselkeddsetmeg (A [661 lehet josolni pusztdna hasonlosAgiosszefiiggdsek felhasznal6sdval. foglalkozikbovebben ezzela jelenseggel. Aki a r6szletekben is el akar merii{ni, annak felt6tleniil el kell olvasnia ezt a cikket.) Minden olyan dinamikus rendszer, ahol a fdztsra zinhs, a fivts rezonancia el6fordul, tvonos hasonl6s6gi torvenyszerrisegeknek engedelmeskedik.Mint mar emlitetttik, a firnsra zirds olyan tipusu rezonacia,ami csatolt oszcill6torokn6l fordul el6, vagy olyan oszcillatoroknal,melyek peri6dikus kii1s6gerjesztdsnekvannak kitdve. Altal6ban akkor fordul el6 ez a kiilso gerjesztdsirezonancia,amikor egy rezgSkor Itol frekvenci6jamegkozeliti egy m6sik rezgSkilr Qa2frehenci6j6t. Ebben a rezondns tartomdnybana ket oszcilldtor - ha nemline6risanvannak csatolva - nem sajdt frekvencittjtwalfog rezegni,hanem egytitt rezegnekegy raciond,,lis P/ Av al jellemzettfrekvenciix al. Mint mar emlitetttrk,ezekbena rendszerekbena turbulencia,a k6osz kialakul6s6hoz az vezet, hogy a kriLl6nbdz6rezg6korok kozti csatolasi t6nyez6 novekeddsdvel kolcsonhatdsalakulki, ha ez a csatol6sitdnyezbel6r6smeghalad egybizonyos kritikus 6rt6ket.Ahogy tehdt egyrend a csatoltisitdnyez6drtdke,

220

TERTECHNOLOGIA

azok a tartomdnyok,melyekbena belsri rezonancia,azaz a fazisra zdrds megt(irtdnik, egymdssalijsszedrnek,kritikus drtdk felen pedig egymdstle is fedik. Ezekenaz egymis altal lefedettreszekentulajdonk6ppenbizongalan lesz a sorsaa csatoltrendszernek,nem tudja eldonteni,hogy melyik frekvenci6val rezegjen.Mivel meghatixozhatatlan,eldonthetetlena helyzet, ezert mindegyik frekvenci6valfog rezegni6s kozepesertekekkelis, de teUesenmeghat6rozhatatlan, indeterminisztikusm6don. Magyardn kaotikus allapot alakul ki, amelyben a rendszerdselkedesehosszabbt6von megj6solhatatlan,az amplitud6 ossze-vissza viitozhat. A kicsatoloszerkezeteknllertakaotikusdllapototaz6rt kell elkeriilni - mint m6r emlitetti.ik-, mert ilyenkor a kis amplitudoju rezgesek hat6saraa kicsatol6sm6rt6kedrasztikusanleesik,6sigy nem kertil ujra energia a visszacsatolds a rendszerbe,ezert leiil7 az energiatermeldse. segitsegevel (Elvileg ilyenkor ujra kelleneinditani m6s parameterekkel.) Az egydimenzioskorlekepezesiitalitnos matematikai formdj6t a (107) osszefligges adja meg: 0,*1:/e(0,) = 0, + f) +g(0,)

( 107)

ahol: g(0,)=C(e,+ 1) (mod l) Ezen a korlekepezesenegyszenimatematikai iter6cio segitsegevel lehet tanulmdnyozni a periodikus, kv6ziperiodikuses kaotikus viselkedest,nem kell a nemline6risdifferenci6legyenletek numerikusintegr6las6valfoglalkozni. Az osszefiiggdsben0n jelenti az oszcll6l6 teles rendszer fhzisitt, amit stroboszkopilusanmeriink minden egyes//?= 2nnla2 id<ipontban.,,6rakent" haszndlhatjukmind a kiilso gerjesztSero,mtnd az oszcill6l6rendszer frekvenci6jdt.Egy teljes fordulatot a f6zisbanakkor eriink el, ha 0n 6rteke l-gyel megnovekszik,ez6rt peri6dikus a g fiiggveny,mint ahogy azt mar a 33lb itbrin is l6thattuk. A lekepezdsnekvan egy linedris tagja, a 0,, es egy ,elt6rit6" tagja, amit O jel6l. Ez a rendszerfrekvenciitjii adja, ha nincs nemline6riscsatol6s,melyet a g fiiggveny ad meg. Ha a 33le itbrifi megnlz^ik, btjuk, hogy hogyan nez ki nagyon sematikusanegy iter6ci6, hogyan kapjuk az,tjabb 0 ertekeketaziterhcio sor6n.Ezt ugy lehet elkepzelni,hogy a t6rusz Poincaremetszeten(lasd 33/c 6bra)a sikon kiilonb6zo 0 szogalatt jelennekmeg azok a pontok, melyeketa rendszertrajekt6ridja a sikb6lmetsz tt;..Ez igy tal6n egyszeriinekl6tszik, csakhogyjelent6s problema, hogy a g fiiggv6nyerteket flltalirbanm6resesetdnnem ismerjiik 6s kdrd6sesaz, hogy

N E M L I N E A R I SR E N D S Z E R E K

221

tetsz6legesnemline6risviselkedestleiro g firggv6nyreigaze a hasonl6s6g, ugyanigyviselkednekca rendszerek. . Aital6ban a gyakorlatbana g(0,) nemlinedriscsatolhsitagotel6szeretettel irj 6k fel egyK konstanses egyszinuszosIag szorzatakdnt,mert igy viszonylag egyszerrivizsgdlnia korlekepezest.Nem kotelezo azonban,hogy ilyen egyszeni 6s ilyen periodikus formdja legyen a csatol6snak,m6s fiiggv6nyt is felhasznalhatunk.De ugyanazokaz elvi hasonl6sagitulajdons6gokalakulnak ki, legaldbbisa fiiggvenyeknagy csoportjenel. Teh6t a g fiiggveny a parameterea ( 107)osszefiiggesben, mig f) a gerjeszt6 csatolAserclssegenek esgerjesztettrendszerfrekvencidj6nakh6nyadosa,ha a nemlinedriscsatol6s erteke nulla. Az f) ebben az esetbena ,,csupasz"menetsz6mnevet kapta, mert ekkor a nemlinearitashatdsameg nem erz6dlk, ezert a gerjeszt6 es gerjesztettrendszerfrekvenci6j6nakhdnyadosdtadja meg. Erteke 0 es I kozott vitltozlk, teh6t mindig ugy allitjuk fel ezt a h6nyadost,hogy a magasabb frekvenciakeriil a nevezobe.Ha a nemline6ris csatol6serteke (ami a g fiiggveny) 0, akkor elkepzelhet6ugyan,hogy a kdt frekvenciah6nyadosa racion6lissz6mlesz,pelddul l/1,0 vagy 112,ll3, ll4, ll5 stb.,azonban ennek valoszinrisegenagyon kicsi. Sokkal valoszintibb, hogy ez esetben valamely irracion6lis sz6m lesz a ket frekvencia h6nyadosa,6s ilyenkor a leszinkommenzurabilis.Teh6t, ha rendszersokkalnagyobbval6szimiseggel a fazisteren,azaza torusz feltilet6n nezzik a trajektoria vonalakat, akkor azok idovel be fogidk boritani az eg6szfeliiletet, mivel irracion6lis a ket frekvenciah6nyadosa.Ekkor kv6ziperiodikusviselkedestkapunk,azaz nincs Ha a csatol6snull6r61indulva kozosfrekvencianagyonnagyval6sziniiseggel. egyrenagyobbertekeketveszfel, akkor egyrenagyobbvalosziniiseggelkezd megjelenni a fdzisra zar6s jelensege,azaz a kdt rendszer (gerjeszto es gerjesztett)frekvenci6jaraciondlis lesz.A 33lf ibrfin latszik nagyonvhzlatosan ez az eset. Ha eleriink egy kritikus erteket (itt K= l), akkor m6r ktzlrolag csakfrekvenci6razhrt, tehdt egytittmozg6rendszerekletezhetnek, tal6lunk irracion6iis O erteket.L6thatjuk, hogy csak kicsi val6szinriseggel azok az Q ertekek,melyeknulla csatol6siertekndl (vizszintestengely) csak a raciondrlissz6mokn6l llteztek, a csatolas ndvekedesevelegyre inkdbb kiszelesednekes nyelvszeriitartom6nyokattoltenek be. Ezeket a tartom6jdn l6treafiizis rezonancia, nyokat Arnold-nyelvekneknevezziik,belsejukben azaz egyitt rezegneka rendszerek,peld6ula kiils6 gerjesztci6s a gerjesztett rendszer.Az O tengelyminden egyesraciondlis pontj6r6l kiindul egy ilyen

222

TERTECHNOLOGIA

nyelv, de az osszesracion6lis erteket nem lehetett felrajzolni a 33lf diaeramnff4 csak n6hdny kitiintetett erteket. Krilon kittintetett szerepevar az aranymetsz6s6rtek6nek, amely a ({5- 1) formul6valkozelithetoes erteke0,6180339... Ez a szam arrol is nevezeles, hogyha ket frekvenciah6nyadosamegegyezik az aranymetsz6sertekevel,akkor csaknagyoner6s perturbdciotudja szetszakitani,megzavarni,kaotikuss6tenni ert az egyittmozgitst. 1'33le 6br6n ldtszik a kritikus rend parameterfiiggveny6bena frekvencidk hdnyadosa.Ha haladunk a rend paramdterrela kritikus 6rtek fele (a teljes rendezetlens6g, a teljes k6oszbekovetkez6sdig), akkorart l6tjuk, hogy eloszor az {x1l{n2frekvenciahanyadosallandoan viitozk, azaz vegig irraciondlis sz6mok halmaztn keresztiil haladunk. Ekkor elertink egy ktiszob6rtdkhez, amjkor a ket frekvencia hdnyadosaraciondlis szim, P/Q. Ezutitn hi6ba noveljtik a rend paramdter 6rt6kâ&#x201A;Źt,a rendszer mindig ebben a kozos fdzisban fog mozogni. Ez az, amit fdzisra zint iilapotnak nevezriLnk. Ebben az lillapotban meg is marad a rendszermindaddig, amig el nem erjtik a kritikus erteket (R"). Ekkor a rend parameter6rt6keugyan tov6bbnovelhet6 mdg egy kicsit, de m6r teljesenturbulens, kaotikus allapotok uralkodnak. A 33lg thrfu l6thato fiiggvdnyvizszintesszakaszdnak, platojanakhosszapersze attol fiigg, hogy mennyire er6sa nemlinedriscsatol6s6rt6ke,azaza g fiiggv6ny ert6ke mekkora. Ha nulla, akkor a plato hosszalegfeUebbegy pont lehet, ha azonbaner6sitjiik a nemline6riscsatol6stattol fligg6en,hogy melyik raciondlis szdmhanyadosara talalunk,aplato szdless6ge mdsesmaslesz.Te[esenkifejlett esetbenezt az igynevezett,,6rdogldpcs6nek", m6s esetekben,,s6t6nl6pcs6j6nek" nevezzrik, tdbb fzikai jelensdg is magyar6zhatoezzel az effektussal. Kiilondsen akkor, amikor a rovidt6vu es hosszut6vurend egymdssalvetekzik (l6sd [63], [64] ds t65l). A 16pcs6sz6lesseget ket parameterhatinozzameg: el6szoris f) 6rteke,ami a ket rendszersaj6tfrekvenciitjinakh6nyadosa.Min6l kisebba nevezo,annal szelesebb a l6pcs6,teh6t ha l, 2, 3 van a nevezoben, akkor szelesebba 1epcs6,mintha peld6ul 37, 38 stb. A lepcs6 szeless6g6t a nemlinedris csatol6s m6rtdke is befog6solja er6sen. Min6l nagyobb ennek erteke,annal sz6lesebba l6pcs6. Ha a csatol6s6rt6kenem nulla, akkor a W ,,felolt6ztetett"menetsz6mot szokashaszndlni,melyeta (108) osszefiigges definial:

tv:timlt"-l] "+-L n

)

( 108)

NEMUNEARIS RENDSZEREK

Ez a ,,fel6koztetett"menetszdmaztfejeziki, hogy W bezdr6dikracionSlis frekvenciah6nyadosokba.Amikor nincs nemline6riscsatol6s,azaz g:0, akkor a W= O.Osszefoglalva, az ugynevezett ,,fel6ltortetett"menetszitmart a frekvencia hanyadostadja, me$be a rendszerbezinodott az eryre t6gu1o Arnold-nyelvekben.Ez titali$an raciondlis sz6m, melyetp/q hdnyadossal irhatunk fel. Van azonban egy kivetel, meghozzit az aranymetszds6rteke. Ez a legmesszebbvan a racion6lis sz6mokt6l,megis ennel is el6fordulhat fdzisra zhrds furcsa m6don. Ezert az aranymetszesertdkenekkittintetett szerepeyan az irracion6lis sz6moknal.Mivel a term6szetbenaltal6banirracio n6lis szamok fordulnak elo, ezert vdrhato, hogy ez a kittintetett irracion6lis szam, az araqrmetsz6s,nagyon sok helyen el6fordul. Val6ban igy van. A biologi6banis nagyonsok helyenmegtal6Uuk ert ahdnyadost,peld6ul a falevelekalakj6ban,kagylohdjak,egyesekilenyekgeometriaiaranyaiban (hsd [68]).

ERCisNEMLINEARIScsAToLAs Ami minket els6sorban6rdekel, az az erds nemlinedriscsatoltis,hiszen a primer- es szekunderkorkozdtt er6s nemline6ris csatol6stkell ldtrehozni, hogy a kesziileka gyakorlatbanhaszn6lhat6legyen.Ez azt jelenti,hogy nem lehet rendkiviil ritka plazm6t haszndlni,ahol csatol6sszintenincs az elektronok 6s ionok mozgisa kozott, mert akkor kev6senergidtlehet kivenni a rendszerb6l,hiszenalig van munk6rafoghatotoltdtt reszecske. A mdgneses kicsatolo szerkezetekn6lpedig a gyengekicsatolds azt jelenten6, hogy a vasmagraa primer 6s szekunderoldalon alig egy-k6tmenet keriil, igy a kdt rezgokor kozti kapcsolat nagyon gyengees egym6st6lszinte fiiggetlentil mrikodhetnek. Termeszetesenennel er6sebb, szorosabbkapcsolatra van sziiksdg,teh6t tobb menetet kell tekerni mind a primer, mind a szekunder oldalra, amivel a csatol6si6rteketnoveljrik.Igen6m,csakhogynem mindegy, hogy meddig jut el ez a csatolitsi6rtdk, mert ha egy kritikus ertek lo16n6, akkor mar ktzinolag kaotikus, rendezetlen iiTapothozjutunk, teh6t nem mrikddik a rendszer,a szerkezethaszndlhatatlan.A 34. i,ftrin l6tszik egy szinuszos korlek6pez6sfdzisdiagrammja.Nem sziiksegszerii,hogy a szitmunkra 6rdekesgyakorlatiesetbenugyanilyenf6zisdiagrammotkapjunk, de nagyj6bolhasonl6k6pet vdrhatunk.A 34la itbrinliltszo f6zisdiagrammugy jon letre, hogy a (109) osszefiiggest 6br6zoljuk: Ln*t:0,+Q

sin(ZnL,\

( lOe)

NEMUNEARIS RENDSZEREK

.///,//

4)o

A Szinuszos nemlinearitAs esetena csatoltrezgesek tartomdrnyainak kepe (Arnoldnyelvek). Ahola nyelvekegymdstlefedik,a kAoszelkezdodik. B Az elobbiabra egy reszeneknagyitdsa. A ferd6nvonalkazott reszeka kaotikusregiok. c A teljesitm6ny frigg6sea gerjesztofrelarencidtol. Az 1-esr6giobannem elegerosa nemlinedris csatolAsahhoz,hogyaz energiakicsatolds nyeresegeslegyen.A 2-es regio a kaotikustaftomdny.Eredm6nyk6nt (ebbenaz esetben)csaka koz6pso,kdoszmentes regiolegfelsocsucsk6benuzemelhetnyeres6gesen a kicsatoloszerkezet.Jol meretezett param6tertartom6ny szerkezetekn6l 2-3 nyeres6ges is lehetseges. Ha az uzemeltetesi klvulesnekezekena szukr6oiokon.akkor oarameterek nincsteljesitm6ny nyeres6g. s+.ABRn: n rurvuueAnrs csnroL,qsesRxRoszKApcSoLATA

225

egyszenienl6tszik,hogy Kerteke hatfrozzameg Ebb61az dsszeftiggesbol a nemlinearit6smerteket,tehdt a g fiiggvenymost szinuszosdsszefiigg6s'A 16that6diagrammonnincs feltiintewe az osszesracion6lis sz6m34la d:/:rritn bol kiindul6 Arnold-nyelv, ez6rt ugy l6tszik, mintha valahol a K=1,25 erteknel 6rn6k el a telitettsdget,azazakkorkezdendkezeka nyelvekegymdst lefedni. A valosdgbanazonbanha felrajzoljuk az osszesracion6lis szAmbol kiindulo nyelvet, azokK : l-nel fedik le egyrn6st,ez az 6ttek szitmit kritikus erteknek.Ekkor a frekvencianehdnypont kiv6televelmdr csak afhztsra zirt tartomdnyban lehet,elolott kezdodhetnekmeg a turbulens,kaotikus 6llapotok, mert elolott fedik le egymdstaz Arnold-nyelvek,azaz a finisra zint 6llapotok itt kezdenekel egymdssalvetelkedni,hogy vajon melyik frekvencia uralkodjon a masikon.Vil6gos, hogy ahol lefedik egymasta nyelvek, azaz mrikodtetni.De mindenkdppen kialakul a k6osz,ott nem lehet szerkezeteket azokata paramdtertartomtinyokatkell keresni,aholK,lrtdke maximdlis,azaz a csatolds nagyon ercis,de mdg dppennincs kdosz. Ilyen tartom6nyokat tal6lhatunk a 34lb 6bra szerint, ahol a m6g le nem fedett tartom6nyok a K : I fbl6 nyfinak, de meg eppennem turbulensek.Ha felrajzoljuk6ket kiil6n a 34lc itbrhra, atkor az ott 16that6kvalitativ kep mutatja,hogy - legal6bbis szinuszosesetben- az Q: ll2 lrteknel erhetjiik el a maximdlis K 6rtdket anelkiil, hogy lefednd m6s racion6lis sz6mb6l kiindulo nyelv ezt a tartom6nyt. Erdemesebbena frekvenciahdnyadostartom6nybankeresnia maxim6lis zavartalancsatol6sit|nyezoertekdt,azazitt fog kialakulni a kicsatol6s maxim6lis erteke. Ez tehitt a lenyeg,ami miatt erdekesvolt sz6munkraa korlek6pezes.Ez mutatja meg, hogy milyen sztik tartom6nyokbanlehet elkepzelniegyaltaldn a kicsatolo kesztilekekmtikodeset,itt 16tjuk,hogy egyaltal6nnem egyszerii megv6lasztania menetszfimot.Az iizemi paramdterekmegvdlaszttisanem hdnyadosokon lehetesetleges, csakbizonyosfrekvencia ,,sz6lalmeg"a kdsztlldk. akkor nem kesztildk 6pitesenek, Ha valaki csak ugy vakt6ban v6g neki a parametereket. Talan megfelel6 leszeseltaldljaa val6szinii, hogy szerencs6je jottek viszonylag rd azt, hogy miert ez a furcsa tulajdonsig is magyarhzza kevesena kicsatol6slehet6segere.Ezekn6l a kdsztilekeknelnem elâ&#x201A;Źg megadni a kesztilekgeometriajat,nagyonfontos azizemi paramdterekismerete is, hiszen csak egy nagyon sziik paramtitertartomdnybanlehet a rendszerl val6jdbanhaszndlni.

TERTECHNOLOGIA

Ma m6g nagyon messzevan attol a mriszaki-es egy6ltalan a termeszettudom6ny,hogy hatinozott viilaszt tudjon adni a megfelelciparameterekre es a helyes m6retezesre,de tiirelemmel, szorgalommal,szerencsdvel es az eddig dsszegyiilttapasztalattalvalamivel kozelebblehet m6r jutni a keszril6kektizemelesiszab6lyainakmegismer6sehez.

A KAoszLEKtizDEsEtexLEHET6sEcE Nagyon fontos lenne olyan e!6r6sokat talalni, melyek segitsegevel a kfoszt meg lehet ,,szeliditeni",sziintetni. Ez nem puszt6n 61om.A gyakorlatban m6r sikeriilt megerteni a k6osz bekovetkezesenek felteteleit neh6ny rendszernel es itt megfelel6 visszacsatoldssal el lehetett erni, hogy a kaotikus dllapotok megsziinjenek.Ezekre az eljdrasokraitt most nem terrink ki, a megadottirodalomban viszont meg lehet taldlni a megfelelSeljdrasokat.Ez a tudom6nyteriiletjelenlegis fejl6dik, ugyhogyremelhetolegnagyonfontos jut majd a kicsatolokeszi.ilekek szerephez (16sd169l-1741). tizemelteteseben Fontos megdrteni,hogy a k6oszkontrollja nelkril csak bizonyos frekvencia hdnyadosokeset6nremelhetrinkkicsatolAst, tehatugykell megepitenia kis6rleti berendez6seket, hogy mindl tobb parametert tudjunk vitltoztatni rajta. A ZAJ HATASA MIKRO. ES UATROUENETEXBEN Az eddigiekbolmar l6ttuk, hogymakromdretekbena k6oszkialakulasakdros es elkeriilendo,de azt is 16ttuk,hogy mikromeretekbena v6kuumenergiazaj form6j6bancsatolhatoki. Ujra hangsulyoznikell, hogy a nullponti energiafluktuacio zajkentviselkedik,megpedigfeher zajkdnt, azaztefiesenvdletlenszerri,sztochasztikusjelensdg.Emogott nem tal6lunk semmilyendeterminisztikusfolyamatot,a kaotikusjelensdgeknelmegismertszabdlyszeriisegek - a rend a k6oszban- itt nem tal6lhat6k meg.A kicsatolo k6sziilekekteh6t a zajbola k6oszigviszlk az energidt arra igyitzxa, hogy a k6oszmeg 6ppen ne alakuljon ki. (Lehet, hogy a megfelel6 csatoldsiparameterekcsak egy szrik,reverzbifurk6ci6s ,,ablak"param6tertartomdny6banalakulnakki.) A zaj Iehifi ,,bar6t",hiszen a gyorsul6shulldmokkalmanipuldlva,befogvaenergiaforr6stjelent. A hull6mok periodicitdsdval,,befogott"(slaving) zaj tehirt sztikseges,a k6osz viszont elkeriilend6. A zaj es a gyorsul6shull6mokkolcsonhatdsanem kell6en tisztitzott. Sajnosezt a rcszt matematikailagazert nem tudjuk leirni, mert a Davies-Unruh effektusaltal6nosformdja m6g nincs levezetve,csakfelteteleze-

NEMUNEARIS RENDSZEREK

227

seink vannak arr61,hogy 6ltal6nosform6ban m6r nem linearis ez az osszelehet es fiiggds.Ennek ellendretermdszetesenkvalitativ megfogalmaz6sokat kell is tenni. Nezziik meg most kisse dltal6nosabban,hogy milyen hatdsa van a zajnak az egydbkentlatszolagdeterminisztikusszabalyoknakengedelmeskedokesziilekekben.Tudjuk persze,hogy ez csak a l6Iszat,hiszen mikroszinten kifejezettena nullponti zaj az, amit felhaszndlunk.Mezoszinten a plazma vagy a ferromirgnesesanyagviselkedesesem mindig determinisztikus, n6ha kaotikus,makroszinten pedig a nemline6risaramkorok, rezgckorok kolcsonhatirsakaotikus jelensegeketeredm6nyezhet.Ezek kozul az boven foglalkozik a mezz> es makroszinttel, 6m irodalom tobbe-kevesbe mikroszinten a feladatm6g t6volrol sem megoldott. Altahban a miiszakiaknakgondot okoz a zaj kezelese.Az esetek nagy tobbsdgebena zaj elkeriilend6jelenseg,ak6osz csakgondotjelent. N6h6ny es a h66tad6sjavit6sa - j6, ha esetbenpersze- mint peld6ul a kevered6s kaotikus folyamatokathasznalunk,iitalihan azonbankdroseskikeriilendo. Szinte a teljes mtiszaki tudom6ny determinisztikuskapcsolatokra,formul6kra 6piil, meg akkor is, ha ezek neha nemline6risak.A mdrnokok, miiszakiak elott kevesbeismert, hogy m6r olyan egyszeriirendszerek,mint pelddul rugalmas falak kozâ&#x201A;Ź zirt ket korong, nem viselkednek determinisztikus m6don. Bdrmilyen pontosan is adjuk meg a kezdeti 6l1apotokat,kis id6 eltelt6vel az ebbenelkovetetthiba miatt a k6t korong mozgasakisz6mithatatlan, nem determinisztikus,kaotikus lesz. Viszonylagkis figyelmet szenteltekiddig a kiils6 zaj hat6sdnak,pedig egy rendszerrehat6 kiilso zaj olyan kiilonlegesdtmeneteket,v6ltoz6sokat okozhat, amelyek meglep6ek, meghokkent6ekes kiilonosen akkor fontosak, amikor a rendszerf6zis6talakuldsonmegy 6t. Sajnosebben a rovid tanulm6nyban nem terhetiink ki rdszletesena zajifimenet tulajdons6gaira, de 6ttanulmAnyozni, mert szdmos erdemesa [75] es [76] irodalmatreszletesen pelddt hoznak a zaj hatbsina. Amint a [76] irodalom bevezet6jeben W. Horsthemke irja: ,,,\ kiilso zaj hat6s6rabekovetkezo6tmenetekolyan jelens6gekkelj6rnak, melyek teljesen felforgatj6kklasszikuselk6pzeleseinketa determinisztikuses v6letlenszeriiviselkedesselkapcsolatban.Az ilyen gondolatok a fluktudcio szerepetteljesenm6s megvil6git6sbahelyezik. Bar a zaj iital indukalt iilapoffilltoz6sok nincsenek annyira letisztdzva, mint a klasszikus egyensulyi6s nemegyensulyif6zisatalakul6sok,semmikeppen sem megjosolhatatlanok6s torv6nyszeriisegnelkiiliek. Azokataz eIkâ&#x201A;Źpzele-

TERTECHNOLOGIA

seket es modelleket, melyeketa klasszikusdtmenetijelensdgekrevezettek be a term6szetdeterminisztikusleir6s6n6l,kiterjeszthetjtikes adapt6lhatjuk olyan esetekre,ahol a zaj fontos szerepetjdtsztk. gy az elmdleti vizsgdlatok lehetsegess6 vdlnak. Meg fontosabb, hogy kiserleti vizsg6latokat tudunk ilymodon v6,gezni.A kiils6 zaj illtalindukalt 6tmenetekmegfigyelhet6 fulkal 6s k6miai folyamatokat hoznak letre. Ezek teh6t tobbek, mint puszt6n teoretikusfeltev6sek6s l6tezestiknekfontos kovetkezmenyeivannak a makroszkopikus rendszerek onszervezod6sâ&#x201A;Źnekmegismerdseben.Mint m6r hangsnlyoztuk,a zajindukdlitmenetek megismerdsearra kenyszeritminket, hogy a veletlenszeriis6gszerep6tdtdrtdkeljiik a term6szetijelens6geknel". Amikor a vdkuumenergiivalkolcsdnhat6sbakertilnek p6ld6ul a gyorsul6 elektronok,akkor olyan modellbengondolkodhatunk,mintha az elektrono kat egy,,melegebb"tdrr6szbenhelyezn6nkel, ahol egyfajtaBrown-mozgdssal vdletlenszerfenkezdenekmozogni,s ez szuperpon6l6dikaz eredetigyorsul6 mozg6sukra . Ezt a szuperpondl6dottvâ&#x201A;ŹletlenszeriiBrown-mozg6stegyfajta diffuzios egyenletsegitseg6vel le lehet irni, de ez gondokkaljdr. Elvileg egy r6szecskepiiyitjhnak val6sziniisegeta (110) osszefiigg6ssel lehet megadni (16sd[75]): ap@,t) : - ot = L

s=l

aholK, (x,t) :l:^o, noU:!4, L t

(- l)' d -;ls: ox tK, (x, t) p (x. t)l

( lr 0)

esM,(x',/) = < (x - x')' >.

Ez vegtelen szilmu tagot tartalmaz. Elvileg minden tagot figyelembe kellenevenni abban az esetben,ha amozgits nem folytonos, hanemugrdszszeriivitltozitsokatszenved.Sajnosa mi esetiinkbennagyj6b6l ez ahelyzet, hiszen a gyorsul6snem 6llando,a sebessdgvitltozits szinte ugr6sszerii,gyorsul6s 6s lassulis koveti egym6st.Ez azt jelenti, hogy a szuperpon6lodott Brown-mozg6shirtelen megjelenik,majd abbamarad.Ez komoly neh6zsdgekkelj6r. A diffuzi6s mozgdsraaz igynevezett Fokker-Planck egyenletet lehet haszn6lni:

t)t D- *tKt(x,t)p(x, il *+{Ur*rr.., Dp@, fio<.,

(uI)

RENDSZEREK NEMUNEARIS

Ez az egyenletazonbancsak akkor haszn6lhato,ha id<ibenfolyamatos a diffuzi6, azaz itgy tekinthetn6nk a modelltinkben,hogy a szuperpon6l6dott random fluktuicio mdrteke nem v61tozik.Ketsdges6s k6rd6ses,hogy ilyenkor hdny tagot kell figyelembe venni, hogy a gyakorlat szitmina megfelel6 eredmenyeketkapjunk. A legfobb oka annak, hogy itt nem bocs6tkozunka nelkiil nem r6szletekbeaz, hogy ezeknek a k6rd6sekneka megvdlaszol6sa sok 6rtelme lenne a mikroszinten IezaJlorandom fluktudci6k szerep6vel foglalkozni. Eztehtfi egy nyitott, megolddsravar6 kdrdesmarad. Forditsuk most figyelmiinket azoka a konstrukciosmegoldisokra,melyeket eddig megval6sitottak.Sajnosaz eddigi megold6sokjelent6s rdsze elveszett,vagy csak t6red6kiikben maradtakfenn.

V, RESZ

NEM SZABADALMAZTATOTT N EMLI N EARIS KICSATOLASI

MEGOLDASOK Nagyon kevesinformdci6 maradt fenn a plazmarezgeseketfelhasznal6eljar6sokr61.A Tesla-felemegold6sr6lp6ld6u1szintesemmitsem tudunk. Mindossze annyit, hogy Tesla nagyonbehat6anfoglalkozott a nagfrekvencids oszcilldto (6 feOeztefel peld6ula neoncsovek6sdt es az rokkal es a plazmacsovekkel. ionmikroszk6potis.) Fennmaradtrolaaz is, hogysokatfoglalkozottarezoranci6val, es tudjuk, hogy a Colorado Springs-ilaborat6rium6bannagyon nagy ar6nyu szikrakisiileseskiserleteketis vdgzett.A fennmaradt toredekesiratok alapjtn azt is tudjuk, hogy v6lemenyeszerint a vill6mokb6l tobb energiajon ki, mint amennyit egyâ&#x201A;Źgyfelh6b6l eleklromos uton ki lehet nyerni. Technikai megold6sazonban nem maradt fenn a Tesla-felekicsatoldsieljardsb6l. A MORAY.FELE BERENDEZES Valamivel tobb inform6cio maradt fenn a Henry Moray-f61ekesziilekrol, amelyneka legfontosabbalkatrdsze,aplazma kisiil6si cs6 keresztmetszete a 35. itbrin 16tszik.Tal6ntechnikailagm6g ad valami ert6kelhet6eredmenyt az ugyancsaka 35. irl:rrdntaliihatokapcsol6sidiagramm,amelya kiil6nboz6 alkatreszekfunkciondlis kapcsolat6tmutatja. A Moray-f61ecso alakjavalo sziniileg nem v61et1en. Olyan hull6mokat tudott benne kelteni, amelynek segitseg6vela szolitonok amplitudoja nagymdrtekbenmeg tudott n6ni az elektrodakozel6benesigy nagykicsatoldsokatlehetettelerni. Erdekes,hogy tiszta germ6nium kristdlyokathaszndlt,val6sziniilegegyenir6nyitdsc6lj6ra. Annyit tudunk m6g, hogy radioaktiv anyagokatis berakott a cs6be.Valosziniileg azdrt, hogy egy kism6rtekii ionizitcio mindig legyen ott, eztital a plazmavezet6k6pess6ge novekedjen.A Moray-fdlekesziildkmtikodteteser6l annyit tudunk, hogybarhol miik6d6tt, pinceben,repiilogdpenstb.,de mindig sztiksegvolt egy antenn6ra.Ez az antenna val6sziniilegnagy fesziiltseget, de igen kis aramot adott, ami a primer bemenetienergiaforrdsalehetett a rendszernek.A blokkdiagrammb6l lirtszrk, hogy tobb fokozatot kapcsolt egym6shoz,teh6t legal6bbharom nemlinedris,sorosankapcsolt rezg6kore volt, mindegyik korben egyâ&#x201A;Źgy plazma rezonancia csovet alkalmazott.

1) deteKor dramkore;2'l rel6; 3) elozetesszakaszcsove6s erositok; 4) es a mdsodik harmonikusnagyfrekvencids csatlakozo;5) zArtcsatlakozds oszcilldtorerosito;8) kapaszakszcsove;6) kondenzdtor;7) szab6lyozott citiv harmonikuscsatlakozo;9) rezondtor6s konverter;11) csovek 6s 14), 15), 16) konverter:12)oszcilldtor erosito;13)csatlakozorezondrtor; teljesitm6ny,kimeneti erosites 6s transzformdtorok;17) visszacsatolds hdromlepcs6ben6s erosit6s CSOVENEKKERESZTMETSZETE ss. ASRA.A MORAYKESZULEKKICSATOLO BLOKKDIAGRAMMJA ES A KAPCSOLAS

TERTECHNOLOGIA

Fiainak, akik ma is elnek Utah dllamban,birtok6ban van Moray jegyzeteinek nagy rdsze. Ezekbll tal6n ut6lag rekonstrudlni lehetne a kesztilek n6h6ny reszletdt, a m6shonnan beszerzett tapasztalat segitsegevelpedig id6vel talin a teljes k6sziileket.Moray h6trahagyottugyan egy kis konyvet, melynekcime ,,The Seaof Energy", ott azonbantechnikai reszletekr6lnem sokat ir, gyakorlatilagaz itbrin l6that6 cs6 es a blokkdiagramm az egyetlen haszndlhat6informdcio. Azonban a szdvegbennagyonhangsulyozta a rezc nancia fontoss6g6t,es azt,hogy ez az energiaa ter minden pontjan megtal6lhat6 azonos intenzitdssal,a mennyisegenem flgg az idoj6rdstol yary a napszaktol.Hangsulyozta,hogy k{ilonlegescsoveksegitsdgevelvilasztja el egymAstola fokozatokat, amelyeknem engedik,hogy az egyik fokozatb6l az energiavissza6ramoljona m6sikba,igy a teljesenergia6tmegya kovetkez6 fokozatba.Ezek valoszinrilegvalamilyen egyeniranyitocsoveklehettek,de az semkizint, hogy a majdnemfdlgomb alakurezon6torcsovekalj |nlitthato germanium kristdlyok szolg6lt6kaz egyenkirnyitast.Fontos volt, hogy az egyesfokozatokat szinkronban miikodtessek, a szinkroniz6l6s6r6lktildn gondoskodniakellett. Lehet6sdgvolt arra, hogy a rezonanciittvtrltoztathato kondenz6torokkalbe6llitsa.Szemtanfk sz6molnakbe arr6l, hogy azantenna bemenetoldal6n igen nagyfesztlts6geketlehetettm6rni, kortilbeltil 200 ezer V fesztiltsegnekmegfelel6 szikr6k ugrottak 6t. Kiilon kiemelik, hogy a szerkezetbennem volt mozgo alkatrâ&#x201A;Źsz,csendesenmiikodott, es miikod6s kozben ozonszagotlehetett erezni a nagy fesztilts6gjelenldte miatt. Az egysega szemtanuk szerint 10-50 kW teljesitm6ny k6zott tudott leadni 6ramot, a sflya koriilbeltil 30 kg volt. Nem fejlesztettjelent6s bels6 hot a mfkodese sor6n.Moray 1943-banhagyott fel az aktiv kutatdssala foll'tonos fenyegetesek hat6s6ra,de csak 6vtizedekkelkesobbhalt meg anelkiil, hogy valaha is elmondta votna valakinek pontosan a kdsziildk mrikodesenek aiapelveit. A COLER.FELE BERENDEZES Hans Coler,n6met mdrnok 1926es 1945kozott dolgozott egyolyan 6lland6 6sl6gym6gneses alkatreszekettartalmazo k6sztil6ken,melynek vtnlata a 36. 6br6n l6tszik. Munk6j6r6l csak a szamizdatirodalomban maradt meg informhcio, az viszont idovel a m6sol6sok miatt torzulhatott. A megmaradt feljegyz6sekszerint Colert a n6met hadseregb:ztameg kesztil6kenekfejleszt6sdvel.Tobb kilowattnyi teljesitmdnyt 6rt el a k6sziil6k. A II. vil6gh6boru

N E M LIN EARIS KICSATOLASIM EGO LDASOK N EM SZABADALMAZTATOTT

vegefe16bombatal6laterte a laboratoriumifi â&#x201A;Źs az eredetikesziilekmegsemkerult, mint minden nemet misrilt. A h6boruut6n a brit hirszerz6s.l6toterdbe hadi kutat6si project. Egy angol hirszerzSijelentdskeszrilta tâ&#x201A;Źmhrol 1946ban, ezt 1962-bennyilvdnoss6grahoztitk.Am az 6l1it6lagosbrit technikai htrszerzovaloszintilegrendkiviil hdzagosvinlatot k6szitett,mert a 36. irl:.rdn lathat6 kapcsoldsirajz nem alkalmasarra ismereteink szerint,hogy annak alapjin mrikod6 kesztileketalkothassunk.Az irbra szerint a Coler-f61emegold6s lenyegehat sorosankapcsolt permanensm6gnes,melyekre rdz gerjeszt6 tekercsekkeriiltek. (Nem biztos, hogy mindegyik henger alakf rud permanensmdgnesvolt. Elkepzelhet6,hogy csakminden mdsodik.) Ldtjuk, hogy egy bels6 primer- es egy kils6 szekunderkorbolallt a szerkezetes kondenzdtorokatis tartalmazott. Technikailagnem sok haszndlhatoinform6ci6t lehet kisnirni a fennmaradlvinlatbol. L6nyeg6bencsakazt, hogy itt is permanens mdgnest,talan ldgyvasates rezondns koroket hasznAltak. Maga Coler es t6rsa nem tudott elfogadhat6magyarazalotadni a k6sztil6k miikdd6s6re,ami nem csoda a kor technikai szintj6t tekintve.A szamudat irodalomban emlitesttesznek egy masik kesziildkr6l is, aminel tobb rezg6kort kellett egymasfole helyezni,hogy a kdsziildk miikodesbejojj6n. Ez6rt val6szinii,hogycsakrendkivtil toredekesaz azinformhci6, ami itt megjelent, es lehet, hogy dezinform6ciot is tartalmaz. Azt letrjiilr.,hogy a m6gnesek kozti legresnekvdltoztathatonakkellett lennie 6s csak egybizonyosoptimdlis l6gresn6lindult be a rczonanciaes az energiatermel6s.Enn6l a megolddsn6lis volt egybemeneti6ramforrds,aminek a bekapcsol6sakellett ahhoz, hogy a jelensegelinduljon. Egyesleirasok szerint 3 rezondnskorb6l 61lta rendszer6s kirlon alrezg6koroketis tartalmazott. A HUBBARD'FELE TELJ ESiTMENY TRANSZFORMATOR A Hubbard-f61e teljesitmenytranszform6torr6lis nagyon kevesinform6cio inaradtmeg.Az1928.szeptember27-iSeattlePostlntelligencecimiiujsdgban megjelenta k6sztilekkepe,miszerint egyolyan telesitmeny transzform6tort alkotott Hubbard, ami a bemen6 elektromos teljesitmeny h6romszoros6t adja ki. A 37. itbrdnl6thato elrendezesnagyj6b6laz ,,ovcsat"elrendezdshez hasonlo, 6m a permanensmdgneshez8 szekundertekercskapcsol6dik 6s nem 2, mint az ovcsat tipusu megold6sn6l.A fennmaradt rajz szerint a bemenetetegyen6ramadja, majd ezt nagyfrekvencidsvaltodramm6konvertttli6k, aztin ezt egytranszformhtoronkereszttila primer tekercsrejuttatj6k.

,t6 '-

'16 - * .,. <

.t nr

l00nq,.

r.*r1..&

r{AfN

rD$...r

lr.x!4Hti

{{t

.|Frr

h.a

6ound

f,?'

Tttl AttlPLlfYtNG IAANSTOiMEn mrgn.tlc r.ro^et!

fha illw.l tugg.rl.d

rrronanct l.aqu.clct

lraqu.nct: 1.8 GHr. to. tha t.r.rtda..:

! . 3 { 0} t r - 2 . ec x r r z l l l o . t l l H r - 2 . 8G H r r 2 i i

n! -<u//rk+

21.162 Hr - 2.i 6Hrr2" - l{6 mm lor dtltl. l.qrh lhr H..l mch.^lc.t hd.oll o, coih: 1.73' ccl dirm.r.. to th l.norh Rrl,r ot rh. c.nl.t tt3 lln rtr. !.rt hdrll which .qu.lr . dl.n.r.. ot tha c.nl., col cl 14613 - a9 ffi,

w(teft)

(lef) n

fil

ot tht dltmrl.r ot lhr.!al.r lha ld..l..tlo aoil lo ih. 0 rm.lltr .oil! ol th. .mrt cdlr hutr b. ftrl ba lHa GOLO€N SECIION, i... rh. dirdt.r 30 nd, dlrm.t.r, hrv. b..n o.r?d: O.25, O.5 hd 0.t5 aa. Th. lqdowi^O wl. ot

Maaiuaamaatt th. t..t dd.l: Slill 3 tlF

Fi7. 4.

tqwlt r ldtyl

Fof mlldlayrr

aah:

Mraru.am.ntt:

if a9 ^6J

r F=I lt.o

l l - i "

Li-J r

ldcruesesreszUux RA.JZA BRtrHlRszrRz6t so.AsRA: RcomR-rEu pERMANENS JELENTESRl.cp.JANt. vRl6szir.rulEc ToREDEKESvAzLATMAMDT MEG

rrruUVRRNOT rOREDEKES rrszUur SznM ZDATOKBAN AenR.RHUBBARD-FELE NyoLcKORos xrszuGrnol rEvEs vAzlqrnAzovcsATemeruoezrsu, TECHNIKAILAGERTEKELH ETo IruTOnvACIO MARADTFENN

I trH t trt t-1t\uLU\rtr\

A 8 szekundertekercsismetcsakegyrezg6k6rr6sze6skifejezettenaztkjitk, hogy a primerkort 6s a szekunderkort is rezonanciara kell hangotni' A fennmaradtfeljegyzesekszerintegynagyon6rdekesreteges,kompozit struktur6t haszn6lta belso, nagyobb6tm6r6jii hengerbenHubbard. A belso vas zonira volt r6tekercselveegy rdteg rezdrot, majd ezt permanensm6gnes vette kdrtil. (Val6sziniileg fiiggolegesenegymdslo16 helyezett permanens mdgnesgytinikbol itllt ez a reteg.) F;zt egyujabb tekercsvette koriil, amelynem maradt fenn.Eztatdteget pedigmdgneses nek kapcsol6sa,csatlakoz6sa ,,szigetel6anyag" vette koriil, ami val6sziniilegnagy permeabilit6sul6gyvas anyag lehetett. A Hubbard-f6lemegold6snaler6sen hangsulyozz6k,hogy nem mindegy,hogy milyen geometri6valalakitjdk ki a szerkezetet.Nagyon fontos,hogy az aranymetsz6sszabdlyaitbetartsuk.Ezt nemcsaka be6llitand6 frekvenci6kra,hanema primer-es szekunderkorgeometriaimeretezdsere is fontosnak tartotta Hubbard. M6s drdemleges,hasznosinformdci6 nem maradt fenn errol a szerkezetr6lsem. Itt is hangsulyoztitk a rezonancia fontossagdt6s ferromdgnesesanyagokat,permanensm6gnest 6s l6gymAgnest,valamint gerjesztotekercsekethaszn6ltak.Termeszetesennem lehet a sem.Viszonyfennmaradtfeljegyzdsekalapjdnrekonstru6lniezt a k6sztiLleket az ovcsat elrendeleir6sa, arri lag ujabb keletri a nemet alfa-theta k6sztil6k err6l sem maradt Sajnos zesenalapul, csak ,,fazlk" ligyvas elrendezessel. sem ismert' teljesitm6ny fenn technikailaghasznalhat61eir6s,6s a kinyert Sajnosaz eddig fennmaradtleirdsok nem elegend6ekahhoz, hogy pontosan rekonstru6ljunk egy-egyilyen kdsztileket.Ezert nagyon sok szabad, hifinyzo param6terrelkell elindulnia annak, aki rekonstru6lni szeretneb6rmelyik megoldast.Nem jobb a helyzet a megadott szabadalmakkalsem. Pontosan azert. mefi a nemline6riskicsatolAsiszerkezetekn6lnincs kifejezetten ebben a tem6ban megadott szabadalom.Van ugyan h6rom olyan megadott szabadalom,amely val6sziniileg ilyen megolddsttakar, azonban ezek sem alkalmasakarra, hogy b6rki megdpithesse6ket. Az els6 ket szabadalmat k6z6ljiik csak nagyj6b6l teljes fordit6ssal,de ezekb6l is l6that6, hogy az elektronika es az iizemi paramdterekmegadasahidnyzik az anyagbol, ezlrtnem lehet a kesztil6keketmegbizhat6anrekonstru6lni.A feltal6l6k egyik esetben sem Sllitottak'nagyon hatdrozottan, hogy energiatobbletet lehet a k6sziil6kkel elerni, viszont ebben az esetben nemigen lett volna remenyiik, hogy megkapjitkaszabadalmat. A leir6s alapjin puszt6n a fluxus nem lehet tobblet energidhozjutni, mint utak vdltoztatas6valterm6szetesen

N EM SZABADALMAZIATOTTN EM LIN EARIS KICSATOLASIM EGO LDASOK

237

ahogy aztmar azeloz6ekbentisztdztuk.Eztaket szabadalmataz Ast Lirszlo ii:Jtalkt kieg6szitesekkelzinlak, amib6l kidertil, hogy a leirt modon semmik6ppen sem lehet energiatobbletetkinyerni ebb6l a rendszerb6l.Nem kjzdrt azonban,hogy megfelel6 elektronikai kapcsol6ssal,megfelel6impulzusok 6srezonanciafrekvenci6kbe6llit6s6val,kisebbmodositdsokkalez a rendszer energiakicsatol6sra haszn61hat6. Vdgezetiil remelhet6 az, hogy az eddig kozolt anyagbetekintestnyujt a nullponti energia,a vdkuum fluktu6ci6 hasznositds6naklehetos6g6be6s jon6h6ny mtiszakiszakember,akinekvan kedveeslehet6segea kiserletezdsre, sikeresenvesziaz akaddlyokat.

VI. RESZ

SZABADALMAZTATOTT NEMLINEARISMEGOLDASOX

SZABADALMAZTATOTT NEVUruTARISITITCOTOASOX

239

A tal6lm6ny tov6bbi e16nye,hogy a fenti transzform6tor6ltal szolg6ltatott 6ram 6rt6ke intenzivebblesz, mint amit a szekunderkor menetszfimaalap j6n v6rhatn6nk. Ez kiilonosen el6nyost6voli vid6keken,ahol drhgaaz elektromos 6ram.

Iz AeRAx LEiRASA

c. SuB|ETA-GARRON US PATENT3,368,141 A talflrnany az elektromosframot teszi er6sebbe,intenzivebb6.Olyan modegy permanensmagnes szert es appar6tustir le, amelyvalto6ram segitsegevel permeabilitasu anyagban. fluxus6t szelektivmodon vtitoztatsa egy magas Ismeretes,hogy a transzform6torokbana feszriltsegekar6nyaa tekercsek lesz6mitva menetsz6m{val ardnyos. igy a transzformhtor-vesztesegeket : N212,aholNq a primer tekercsmenetszdmaâ&#x201A;Źs N2a szekundertekercs NIt menetszama,valamint \ es 12a tekercsekbenfolyo effektiv 6ram erteke.A j6 transzform6torokbana fesztiltsdgekh{nyadosakozel N1lN2.A vesztes6' gek h6 form6j6banjelentkeznekes ezt el kell vezetni.A maxim6listeljesithiszterezishurokravan sziikseg.ugyanakmin6l keskenyebb meny6tad6shoz kor mind a primer, mind a szekundertekercseka r6juk jellemz6 impedanci6n iizemetnek.Mig ide6lis esetben egy virltoinamu gener6torszinuszhules az 6ram azonos fazisban vannak, a l6mot 6llit el6, ahol a fesztiLltseg gyakorlatban nem ez tortenik, az iram es a fesz0lts6g 6rteket gyakran torzitjitkfelharmonikusok es m6s faktorok. Ha egy 6ramkor a karakterisztikus impedanci6jdnmiikodik es a fesziiltsegvalamint az |tamgorbek alakja kozeliti az egys{gnyiert6ket. ide61is,akkor az6ramkorteljesitmenytenyezoie Mivel a te|esitmenyfltvitelhatekonys6gaa teljesitm|nytenyezonegyzetdvel ar6nyos,c6lszerii egys{gnyiteljesitm6nyt|nyezSvelmiikodtetni az iramko roket. Mivel a legtobb elektromos terheles induktiv es az {tviteli hfilozat kapacitivjellegii tagokat Iartalmaz,az aramvagykesik, vagy siet a terheleshez k6pest.Ez6rt szinkronmotorokat es statikus kapacit6sokatszoktak a hiilozatbaepiteni, hogy a teUesitmenytenyezlI javits6k. Ez6rt a tal6lmdny egyik c6lja, hogy javitsa a teljesitmenytenyezotes a fesztiltsdg6s 6ram hulldm form6j6t. Tovdbbi c6lja, hogy er6sitseaz inamot ugy, hogy szelektiv m6don egy permanensm6gnesfluxusAtv6ltoztatjuk egytranszformatorban,igy atanszform6tor inama intenzivebblesz.

Az l. hbrin ldtszik a berendezds,amikor nem halad 6rama primer tekercsen. A 2. ibrdn l6tszik, amint a primer koron 6ram halad 6t 6s m6gneses fluxust indukal a keszrilekmagjdban. A 3. itbra a 2. ilbrhhoz hasonl6, de az 6ram ellenkezoir6nyban halad 6s ezdrt a magban a mdgnesesfluxus rtnya ellenkez6rev6lt. A 4. ihrdn egy m6dositott szerkezetl6tszik, ahol az 6ram nem halad 6t a primerkoron. Az 5. ibrlordn a 4. itbrithoz hasonl6an azlittszlk, amint az 6ram a primerkoron egy iranyba folyik. A 6. irflrrin az inam i-rinya a primerkoron az ellenkez6jdrefordul. A JAVASOLT SZERKEzET IEiNASI Az ibrirkon azlbetii permanensm6gnestjelent, ahol N az 6szaki,S a ddli polust jeloli. Az 1 mdgnes eszaki p6lus6tol Al armatura vezet, melynek magasa permeabilit6sa,s igy a m6gnesesfluxust kis veszteseggel vezeti. Egy hasonlo A2 armatira nyulik ki az| m6gnesdeli p6lusdbolis. Az Al 6s .{2 armatfrdk a Pl 6s P2 p6lus sapk6khozcsatlakoznakes a l0essel jelzett transzform6torhoz. A lGes transzform6tor primer tekercseiBl 6s B3 jehiek, RC jeloli azt a m6gnesesfluxus hid tagot, ami kdr6 a Bl es 83 tekercseketelhelyezt6k.A szekunderkorjele B2, ez is korbefogjaaz RC fluxus hidat. Az l. irfl.rinnem folyik 6ram aBl,B2 6s 83 tekercsekben, az I mdgnes fluxusaa 11,12,13,14, 15 6s 16 fluxuspaly6tkoveti. A ll fluxus szetdgazlka 12 es 13 fluxusra, amelyek6thaladnakaz RC z6natag (mag) X vegein, tov6bbhaladnaka 14 es 15 p6ly6n, majd ujra egyestilneka 16szakaszones igy zinulam6gnesesk6r. Fontosmegjegyezni, hogy a 11 fluxus koriilbeli.il egyenl6mdrtdkben oszhk szet a l2-X-14 felso es a l3-X-15also flrxuspiiyakozott. Az Al es ,{2 armatur6k,a Pl es P2 p6lussapk6k6sa m6gneseshid Xv6gpontjainakmignesesorient6ci6irdny6t a m6Lgneses fluxus kbnya szabjameg.

240

TERTECHNOLOGIA

Amikor 6ram halad 6t a Bl 6s 83 primer tekercsekbenugy, hogy az RC rnagbanm6gnesesfluxus indukal6dik, akkor Nl eszaki 6s Sl deli polus keletkezik.Ekkor a Pl 6s P2 polussapk6k6s a mdgneseshid X r6sz6bena mignesesorient6cio rigy alakul, hogy a m6gnesesfluxus a 116s 16 szakasz kozott a 13-X-RC-X-14pirlyin halad a 2. irftl.raszerint. Mivel az F es H helyekena m6gnesesfluxus vezeteseakadalybaiitkozik, ezâ&#x201A;Źrt a l3-X-RC-X14 pirlyin az I m6gnesbolerkezSfluxus (l6sd 2. 6bra) vonalainak szima egyenl6lesz az l. ttbrhnbemutatott fluxusp6ly6val,mely ket reszreoszlott, azonnalbeall es a mag a l2-X-14-re 6s a 13-X-I 5-re.Ez a hat6s gyakorlalrTag tulajdonsdgat6l,valamint anyaginakesa p6lussapk6kanyag6nakhiszterezis a Bl 6s 83 primer tekercseken6tmeno 6ram id6beli eloszl6s6t6lfiigg. Az I permanensm6gnesbSlszarmazofluxus kolcsonhatasaa magbana B 1 es 83 primer tekercsekkela j61 ismert torvenyszeriisdgekszerint megy vegbe,az ilymodon keletkezettfluxus hozzdadodk a permanensmdgnes fluxus6hoz.Ha a tekercsek6lta1keltett fluxus sririisegekortilbeli.ilmegegyezik az RC magbandramlomdgnesesfluxussal,akkor a fluxus megkettoz6dik az RC tagban.A kdlcsonhat6sa primerkorbena fesziilts6gesaz |ramfdzisitt osszehangofa,es a szekunderkorbenmind az RC tagban a primerkorindukcioja, mind a permanensm6gnes fluxusa 6lta1l6trehozott fluxusv6ltoz6s 6ramot indukal. Amikor a B 1 es B3 primer tekercsekbena fluxus megfordul, az RC magnakesa P I 6s P2 polussapkhnaka mhgnesesorient6ci6jais megvaltozik ugy,hogy a 11es 16koztimdgnesesfluxus a I2-X-RC-X-15p6lydnfog haladni a3.trbra szerint, aholaz I m6gnesb6lsz{rmazoteljesfluxus az el6bbi pitlyhn fog haladni.Az RC zonadet p6lusamost az S2-ben,az RC mag fels6rlszdn lesz,az eszakipolus pedigN2-nel, igy a m6gnesesfluxus 6thaladasaHl-nel 6s F1-n6laz azonospolusok kialakul6samiatt akad6lyokbaiitkozik 6s nem valosul meg. Megjegyzendo,hogy az Al 6s A2 armatir6k, a Pl 6s P2 p6lussapk6k6s az RC mag anyagitnaknemcsakkeskenyhiszter6zishurokkalkell rendelkeznie, hanem ugy kell m6retezni,hogy a maxim6lis permeabilit6saelegendo legyen azlpermanens m6gneses a Bl, B2 primer tekercsek6ltal keltett fluxusok elvezetes6hez(azazne menjenektelitesbeekkor sem). A 4., 5., 6. irl:.rir*^ olyan modszert mutatnak, amikor a rendszeronindukci6ja jelent6sencsokkenthet6.

MEGOLDASOK NEMUNEARIS SZABADALMAZTATOTT

241

Az I m6gnesfluxusdt most az Al es A2 armatur6k vezetik a Pl es P2 polussapkdkhoz.Az RC mag ugyanolyananyagu,mint az 1-3 6br6kon es a P1 es P2 p6lussapk6kvegeihezvan elhelyezve.Az RC magravan feltekercselvea 822 pimer tekercs,melyet a v6lt66ramriforrdsrakottink. A P I 6s P2 p6lussapk6kv{geirehelyezzik a szekundertekercset,a 818-ates 820-at sorosan a Pl-re. a Blgct es B2lct aP2-re.Ezeketa szekundertekercseket kapcsolhatjuk. korhoz 6s p6rhuzamosanis kothetjirk, vagy tetszesszerinti A 4. ihrim az littszk, amikor nem folyik aram a F22 pnmer tekercsen' Feltetelezziik,hogy 100 ezer fluxusvonalatvezetiink az I m6gnesb6laz Al armatur6n 6t a Pl polussapka6ga1ba,ahol az 50 ezer fluxusvonalattartalmazo iryakrabomlik sz6t.A fluxusp6lyaaz RC mag X vegeinhalad ifi aP2 A Bl8, Bl9, B20 esB21 szekunder az I m6gnesre. sapkdra,ahol visszamegy tekercseket50 ezer fltxusvonal metszi. Ha viszont a fluxus nem vdltozik id6ben, nem induk6lodik 6ram a szekundertekercsekben. Az 5. d./rrrinelektromos 6ram folyik aB22 ptwter tekercsbenugy, hogy felm{gnesezzeazRC magot es a teljes 100 ezer fluxusvonal tfi}1aladionaz RC magon Nl eszakies Sl deli p6lusokatalkotva.Amint az inam el6szor dtmegy a 822 primer tekercsen, az F 6s H helyeken nem haladhat 6t m6gnesesfluxus, ezek szerint az az 50 ezer fluxusvonal,amely ezeken a helyekenmegy at es 6thalad a B 186s B2l tekercseken,elterel6dikugy' hogy haladjon6t. aB20 es B19 tekercseken mely a 818 6sB21 tekercsekben A mfgneseser6vonalakezenelterelese, Ugyanakkora m6gnetekercsekben. a megy vegbe,6ramotinduk6l ezekben B 19esB20 tekercseka intenzitdsnovekedese seserovonalakeltereldse,vagy pirner tekercsbenaz aram aB22 Ahogy ben hasonl6 6ramindukciotokoz. RC magon, ahogy 6t az megy fluxusvonal eleri a maximdlis 6rt6ket 200 ezer 100 ezer fluxusvonal csak telitett, az I mfgnes az 5. itbra is mutatja. Mivel vonal szdtv6lik a Pl ezer 100 A m6sik megy 6t az Al 6s A2 armatlrdkon. pontos mutatj6k, igy vonalak polussapk6kndl, ezt a szaggatott ahogy es P2 polussapkdhoz. megfeleEnnek a P2 Pl, mind 50 ezer vonal megymind a 50 ezer tov6bbi okoz, elterel6se a fluxus amit l6en a fluxusv6ltoz6sonkiviil, 6ram pimerkdri induk6lt tekercsben B 22 a fluxusvonalnovekedeskeletkezik tekercsen. B21 szekunder 820 6s B19, a B18, hatdsara,es a fluxus6thalad Amikor az irarl aB22 pimer tekercsbenvisszafordul,a magnesesallapot szinteazonnalvisszafordula 4. i,};1rtnlifihat6modon. A rendszerugyanolyan tipusu v6ltoz6sonmegy 6t, csak a fluxus 6raml6smost a Hl 6s Fl helyen

1l 3l l!l

a 9

:l il

; :

o \\

Il fl

244

TERTECHNOLOGIA

blokkol6dik, mert az RC mag eszafip6lusaN2-re viit itt, a d6li polusapedig s2-re.igy 100ezresfluxusvonalnoveked6s tort6nika 818 esB21tekercseken keresztiilaz I m6gnesb6lszhrmaz6fluxus megvdltoz6samiatt, valamint a B22 prrner tekercsbenbekovetkez6mdgnesesindukci6 miatt. igy a Bl8, Bl9, B20 6s B2l tekercsbeninduk6lt 6ram ellenkezb kiny6 6s azonos nagys6gulesz, mint a 4. itbrin ldtott esetben. A P I esP2 p6lussapkdkpermeabilit6s6tugykell meretezni,hogyelegendo legyen a maxim6lisan indukdlt fluxus 6tvitelere an6lktil, hogy telitesbe menneifi. Azâ&#x201A;Źrt, hogy a szerkezetne gyiiriim6gneskentviselkedjen,egy kis l6grest kell hagyni a mag es a p6lussapk6k kozott. Az armatir6k es a permanensm6gneshelyett egymeggorbitett,vagyU alaku m6gnestis haszn6lhatunk,melynek p6lusai a p6lussapkdkhozernek.

vf LLASENORDE RTVAS US PATENT4,()06,401 A taldlm6nym6gnesesenergiasegitsegeveldllit el6 elektromosenergidtegy olyan alacsonykoltsegiigener6torban,ahol egypermanensm6gnesb6lsz6rmaz6 fluxust gyorsan vdltoztatunk, hogy v6lt66ramot gener6ljunka mag tekercseiben. Permanensm6gnestrdgotahaszndlnakmdgnesesfluxus forr6sak6ntmind onmag6ban,mind elektromdgnesekkelkombindlva,hogy az inamot er6sits6k. Ilyen esetekben,mivel az elektromdgnesvez6rl6 jeldnek frekvenci6ja megn6, az elektromdgnesestekercsekinduktanci6ja is n6, 6s a mAgneses fluxus pitlyirjhnakellendll6sa,reduktancidjais n6, ami korldtozzaageneritrt 6ram 6rt6kdt. A tal6lm6ny celja, hogy olyan elektromdgnesesgeneriitort alkossunk, amely egy permanensm6gnesttartalmaz fluxusforrdsk6nt,ahol a generdlt 6ram a szabiiyzo frekvencia fiiggvdnyekent novekszik, es a szab6lyz6frekvencia a m6gnes fluxusdnak tinyifi vitltoztatja. A taldlmany m6sik celja,hogy olcs6 elektrom6gnesesgenerdtortk6szithesstink,mely permanensm6.gnesb6l6s egy magb6l (z6n6b6l) iill, ahol a permanensmdgnesb6lszinmazofluxust gyorsanvaltoztatjuk kapcsol6solc kal, s igy a mag tekercseinv6lto6ram keletkezzen. Tov6bbic61,hogy olyan elektromdgnesesgenerdtortkapjunk, amely egy permanensm6gnesb6l,valamint k6t kokillboz6 m6gnesesfluxusp6ly6b6l

MEGOLDASOK NEMUNEARIS SZABADALMAZTATOTI

all, melyek a m6gnes6szaki 6s d61ipolusa kozt vannak, 6s mindegyikben lehet6s6gvan a fluxuskdrok zininbta es nyit6sdra egyzonatagsegitsegevel' Ez lehet6segetad a magban 1ev6m6gnesesfluxus ir6ny6nakgyors v6ltoztathsdra, igy a zona (mag) tekercseibenviitoinam indukAlodik. A fentieken tril tov6bbi c6l, hogy a taliimhny olyan fluxus kapcsol6 fluxus pdly6mechanizmussalrendelkezzen, amelytelitesbeviszi a mdgneses j6t, s amely mer6legesa permanensm6gnesb6lszfirmazomdgnesesfluxusp6lya i6nytra, igy szelektivenblokkolhatja vagy megnyithatjaa m6gneses fluxus 6raml6sdt. A fentieket pontosabban i1lusztr6lj6k a rajzok'. Az L i$rin a jelen tal6lm6ny 6ltal leirt gener6tor perspektivikustaiza l6tszik. A 2. ihl/rlrinaz elektromdgnesesgener6toroldalir6nyu rajza lifiszlk az l. 6br6n kijelolt 2-2 metszetszerint. A 3. 6br6n az L itbthn mutatott elektromdgnesesgenerdtor elolnezeti rajzalittsztk a nagyfrekvencids,kis nagysdgukontroUeleketvezerlS6ramkorokkel egytitt, melynek az a feladata,hogy a permanenesm6gnesb6l sziLrmazo mirynesesfluxus 6ram16s6tgyorsanvdltoztassaa zonitban(magban), v6lt6aramot induk6ljon a zona tekercseiben. hogy nagyfesziiltseg[i A 4a 6s 4b irfrirtua gener6tor elol- 6s oldaln6zetel6tszikaz e1s6f6l ciklus a permanensmdgnes alatt, hogy a szabiiyz6jelek, impulzusok segitseg6vel fluxusa a zonbn az egyik iranyba 6ramoljon. Az 5a 6s 5b 6bran az elol- 6s oldalndzet ldtszik a 4a es 4b ilbrir}'oz hasonloan.A gener6torta ciklus mdsodikfeldbenmutatjak,amikor a zonir ban a m6gnesesfluxus trinya megfordul az el6z5 cikiushozkepestaltal leirt elektromignesesgener6toregy l0 jelti Altal6ban a ta1a1m6ny er6s mdrgnesttartalmaz,melynek 12 az â&#x201A;Źszakip6lusaes 14a ddli p6lusa' A pennanens m6gnes â&#x201A;Źszaki 6s deli p6lusdt ket mdgnesesfluxusp6lya kdti ossze, a 16 6s a 18. A 16 fluxusp6lya tartalmazza az els6 6s masodik fluxusp6lyakapcsol6t2Oes 22 sorsz6mmal,melyek a 16fltxusp6lyat nyitjdk 6s zilrjitk, mig a 18 fluxusp61y6na24 6s 26 fluxuspalyakapcsolok vannak elhelyezvehasonlofeladattal.A 166s 18 fluxusp6lyakozott 6s a 20, 22,24 es 26 fluxuskapcsol6k kdzdtt van a 28 magas permeabilitasf anyagb6l kdsziilt zonatag,amelyena 30 6s 32 elektromosvezet6b6lk6sziilt tekercsek vannak, amelyekktils6 terheleshezvannak kotve.

SZABADALMAZIATOTTNEMLINFARIS MEGOLDASOK

Fra.4a. t6

1-JA,

</,

z0 ilr?B

5E 32

tka,4b. 22 iz 54

247

p6lus6bol szirmazo fluxus szetoszlik Altalaban a 10 m{gnes 12 â&#x201A;Źszaks. 6s egyszerre6ramlik a 16 6s 18 fluxusp6lyfina 14 p61usig. az A talalm6ny miikoddsesor6n a 34 elektronikuskapcsoloszerkezetnek a feladata,hogy a 20 es 26, valamint a 22 â&#x201A;Źs 24 fluxuskapukat,kapcsolokat miikodtesse,hogy a 16 es 18 fluxusp6lyakszegmenseitnyissaes z6rja igy, hogy a 10 permanensm6gnesfluxusa a 28 zonatagban,a 30 es 32 tekercsekbenvaltakoz6dramot gener6ljon,melyet egy kiilso terhelesrekotnek. A kapcsolorendszernekegy kis erossegrinagyfrekvenci|jt szabilyzo, vezerlo jelet kell adnia, hogy a zonatagbana fluxus trinya valtozzon es viszonylagnagyfesztiltsegiivitltoinamothozzon 16tre:A v6lt66ramnagysdga a zonatagbanaramlo fluxus v6ltoz6s6nak,idobefi lefutasanakftrggvenye. Jelen taldlm6nyillusztralt form6j6bana 10 magnesegy darabb6l 611,de a 16 6s 18 fluxusp6lyak magas permeabilitasul6gymagnesesanygagb6l kesztilnek 6s tobb darabb6l. A talaknanynaltobbf6le kapcsolasiform6t lehet felhasznatni.Alacsony frekvenci6ni/-a 16 es 18 fluxuspirlyikat mechanikusanvagy manu6lisan is szelektivmodon mozgatjuk.Nagyfreklehet kapcsolni,Ey a szegmenseket venciirs miikodtetesheza kapcsol6sugy tortenhet, hogy egy magas permeabilit6su anyagot telit{sbe visziink kereszt ir6nyu terrel (a fluxuspAly6ra merolegesiranw t6rrel). A telites azonnalmegnoveli a fluxuspalya reluktanciitjitt (ellenall{sdt) 6s megnyitja a mdsik m6gnesespitly|t a kijelolt kapcsol6 t6rresz6ben.Egy ilyen kereszt-telitesimechanizmusaz 6br6n is l6tszik, 6s egyU alaku magaspermeabilitfsuanyaguzonihol611es alacsony induktivit6su tekercsbol. A20, 22,24 es26 kapcsol6sipontoka 36, 38, 40 es42 U alakumagokhoz tartoznak 6s ezekena 44, 46,48 es 50 alacsony induktivitfsu tekercsek vannak. Mindegyik fluxuskapcsolonakazonos a felepitesees a miikodese. P{ldful a 20 fluxuspflya kapcsolotugylehetmtikodtetni,hogya 44 tekercsre aramot kapcsolunk.Ez az iram a 36 U alaku magbanm6gnesesfluxust gerjeszt, ami mer6legesa 16 fluxusp6lya kinyina 6s telitesbe viszi a 16 fluxusp6lya megfelel6 szakaszata 36 mag p6lusai kozott, ami mer6legesa 10mAgnesb6leied6 fluxus kinyina. igy megnyilik a 16palya azon szakasza, melyei a 20 fluxuskapcsoloz6r. Amint az 6ram nem fogik tobb6 a 44 tekercsben,a 36 u atakf zonihan a fluxus megsziinik 6s a 16 fluxusp6lya ujra zirodlk...

TERTECHNOLOGIA

...4 34 dramkori rendszer,amely a fluxuskapcsol6katszabiiyozzaes igy a 28 zonardszbena m6gnesesfluxus kinyitt vezerha 3. i./crrirn l6thato 6s a 64 nagyfrekvenciilsv6lto6ramuforrdsb6l 6ll, amelyetndgy korhdz kapcso lunk parhuzamosan, a 44, 46,48 6s 50 korokh6z,melyek a 20, 22, 24 6s 26 fluxuskapcsol6khoztartoznak.Mlndegyik pdrhuzamoskorhdz egydi6da tartozik (vagymds egyenirinyit6 eszkoz),amely a 66, 68, 70 vagy72 jellel van elldtva6s a 20, 22,24 6s 26 fluxuskapcsolokhoz tattozlk. A 66 6s 68 diodek, melyek a 20 6s 22 kapcsolokhoztartoznak,ellenkezo kinyba vannak kapcsolva,mint a 70 6s72 di6dek, melyeka 24 es26 kapcsol6elemekhez tafioznak.A 66 6s T2,valamtnta 68 6s 70 diod6kvannak azonoskapcsoldsi irtnyba 611itva. igy a vezdrlljel els6 vagy pozitiv fdlciklusa sordn a 64 nagyfrekvencids forrdsbolaz iram a 66 es 72 diodikon irt a 44 es 50 tekercsekbefolyik, mig a 68 6s 70 diod6k nem engedikaz ilramot a 46 es 48 tekercsekbe.A 44 6s 50 tekercsekbenfoly6 arama 36 6s 42 U alaku z6natagokbanolyan dramot induk6l, mely telitdsbeviszi a 166s 18 fluxuspAlyaegyâ&#x201A;Źgy szakasz6t,6s igy hatdsosanmegg6toljaa m6gnesb6la fluxus 6raml6sdta 20 6s 26 fluxuskap csol6n tul. Ott egy nagy mdgnesesellen6ll6suresz alakul ki, es a l0 m6gnesb6lkiindulo fluxus a kisebbellen6ll6sutj6t kovetvea 12 lszal<tpolusbol a 18 fluxuspitlyin i$ 6s a 24 kapcsol6n irt a 28 z6natagon6t halad. Ezt az 6llapotot mutatja a 4a es a 4b ibra. A 20 6s 26 kapcsolokndllev6 kereszt azt thrhzolja, hogy gyakorlatilag nyitott allapotban vannak. A 4b itbra szerint a l8 fluxuspdlya â&#x201A;Źs a 28 zonatagtal6lkoz6s6n6llev6 helyen a fluxus kett6v6lik, az 52 6s 54 elemeken6t lefele halad es a 28 zonatages a 16 fluxusp6lya taldlkozdsi helyen6l egyestilujra, hogy a 16 pirlyin keresztiilhaladvaa 14deli polushoz 6rjen.Ilyen fluxusaramlilsa 28 zonatagban6ramot induk6l a 30 6s 32 tekercsekben. A m6sodikvagy negativ fdlciklusba a 64 kontrolljel forrdsbol csak a 68 6s 70 di6d6kon6t folyik aruma 46 6s 48 tekercsekbe. Ezaz6ram a 16 6s 18 fluxusp6lyakutjdban keresztir6nyutelit6st hozlltre a 22 6s 24 fluxuskapcsol6kkornyezet6ben. Az 5a 6s 5b rajzok szerint ekkor a l0 permanensmdgnesb6l szinmazo fluxus a 16 fluxusp6lyanfelfel6halad, majd a 20 fluxuskapcsol6nkereszttil meg6rkezika28 zonatageliryazisihely6be.ott a m6gnesesfluxus kett6v6lik 6s lefel6 halad az 52 es 54 elemekenkereszttil,hogy a 18 szakaszonujra taliikozzanak.Ezut6n a fluxus tov6bb halad a l0 m6gnes14d6li p6lus6hoz.

MEGOLDASOK NEMUNEARIS SZABADALMAZTAToTT

Ez a fluxus a 30 es 32 tekercsekben6ramotinduk6l, amelyellenkezf kinyu, mint a megeloz6fel ciklusban.Magaspermeabilit6suanyagokatfelhasznalva es alacsonyinduktivitdsu tekercseketa fluxuskapcsol6kbanel6rhet6, hogy a keresztir6nyuteliteskis aramokkalletrehozhat6es igy kis jelszintii vezdrl6jeleket kell haszn6lni.Ennek ellen6reer6s permanensm6gnesfelhaszndlas6vala 28 (gprii alaku) tagban indukdlt v6lt66ram viszonylagnagy lesz. Mindl magasabbfrekvenci6ju a kontroll jel, annal nagyobbfrekvencidju 6s nagysdguaz induk6lt arama 30 es 32 tekercsekben. A ta161m6ny mrikod6kepess6g6t alapvetoenbefolyasolaa 4 darab,,fluxus A n6gy ,,szelep"akkor mrikodszelep" energiaigdnye6s miikod6kepessege. het j6l, ha a ket 6ppenzino,,szelep" miikddtet6sehezkevesebbenergiakell, mint ami a 30 es 32 tekercsekbenindukdlodlk.Ezert fgy kell a fluxuspdly6t meretezni, hogy nagyon k6zel legyen a telitesi frtelrhez, mert akkor kis 6ramerossdggel keresztir6nyutelitesbelehet vinni a p61yat. Ezt gondos meretezdsselvaloszinrilegel lehet 6rni, de k6rd6ses,hogy teljesen le lehete blokkolni a kersztir6nyu telit6ssel a fluxus terjedds6t. Tov6bbikerdes,hogy lehete hasznositania fluxusszelepekzdr6ciklusaut6n a zinotekercsekbeninduk6lt 6ramot.

ES A VILTASENOR A CARLOSSUBIETA-GARRON. KRITIKAJA RIVAS-FELE TALALMANYOK DE (ASTLASZLOVILLAMOSM ERNOKTANULMANYA) A KRITIKA M6DSZERE Termeszetesen neh6zfeladat csup6na leir6s alapjln taliilmdnyokmtikod6sk6ptelensdgâ&#x201A;Źnekbizonyitdsa, hiszen sok esetbenaz a felfedezds16nyege, hogy egy eszkozzelsikeriil egy addig ismeretlen effektust el66llitani vagy felhaszn6tni.A kritika rgy csak az elmeleti sikra vonatkozhat:ha valamit csin6l is a szabadalmaztatott szerkezet,semmikepp sem ugy, ahogy az a magyarinatban szerepel.Erre az alkalmazott ismeretek inkonzisztenci6ja szolgaltathatalapot,hiszen egymagyaritzoerorcszdmottart6 fejtegetdsnem tartaknazhat sulyos logikai ellentmond6sokat. Ezt az elvet a gyakorlatban ketfelekdppenis kamatoztathatjtk: egyreszt,ha tapasztalt,a hagyom6nyos elmeleti keretekbenem illo megfigyelestinketinkonzisztensenpr6baljuk

250

TERTECHNOLOGIA

elmeletilegleirni (ami el6bbut6bb kideri.il), akkor a magyarinafitnk,esetleg a probldma megfogalmaz6s6tsegito kisdrleteink szorutnak reviziora.Mdsfel6l, ha teoretikus ir6nyb6l indulunk, akkor eppen azdrt feltdtelezziikegy megkonstrudlandoszerkezetmiikodeset,mert az Altalunk elfogadottelmetorvenyeivel leti rendszeramagadefini6ltobjektumaivalesosszefiigg6seivel, (amelyekremi magunk is tamaszkodunk)nem zhrjakt (termdszetesen logikai alapon) az 6ltalunkj6solt viselked6st. Ezlrt a kovetkezomodon fogok elj6rni: Mindkdt leir6s esetenmeghatdrozomazt a teoretikus keretet, amelyen beliil az otlet kidolgozdsrakeriilt. Ezen a szintenfogalmazommeg a kritikdt, melynek c6lja: kimutatni, hogy a megadott m6don (!) egyik tal6lmdnysem miikodhet. Teh6t csak a f6 gondolatok kiemelesettartom szem el6tt, mell6zvea lenyegtelenkoriilm6nyeket.Ett6l elter6 elemz6stkiz6r6lagempirikus eredm6nyekfeldolgoz6sakivdnna,ami jelen esetbennem 6ll fenn. A SZABADALMAK KRITIKAJAHOZ FELHASZNALASRA KERI'L6 ALAPISMERETEK B6r a Subieta-leirdselemz6sehezeleg lenne a divB: 0 Maxwell egyenlet ismerete,drdemesa k6rd6st6ltal6nosabbant6rgyalni. (A sziiksegesosszefugg6sekmegtaldlhat6k pdlddul Feynman Mai Fizikdj6nak l. koteteben.) El6szor ndznJk meg, hogy a ma haszndlatosfizikai keretek kozott milyen vegezhettinkszamitdsokatm6gneseskorokben,majd elvekfelhasznal6s6val vizsgaljukmeg a ,,fluxusmegmaradasanak"kdrdesdt! A kovetkez6egyszenisit6feltevesekkel6liink: l. Ahol a szerkezetekfeldpitesemegengedi,a m6gnesesindukciot, B-t, a m6gnesest6rer6ssdget,H-t, a keresztmetszetet,A-t, 6s a hosszat,lct, skalir mennyis6gkentkezeljiik. 2. Elhanyagoljuka sz6rt tereket,mivel ezek az elm6letbennem jifiszanak szerepet. 3. Nem foglalkozunk tranziensjelens6gekkel,ugy tekintjtik a problemit, mintha stacion6rius6llapotok pillanatszeriienvaltan6k egymfst a miikG des sor6n,ezzel igyrs csak a feltal6lok malm6ra hajtjuk a izet. 4. Nem vizsg6ljuk a folyamatok ism6tl6des6nekfrekvencidjit, nem gyanitunk rezonancia jelensdgeketsem, mivel ezekre nem hivatkozik egyik szabadalomsem.

SZABADALMAZIATOTI NEMUNEARIS MEGOLDASOK

5. Minden felhaszn{lt anyagot a cel szempontjAbolide6liskent vesziink tekintetbe. 6. Zitrt rendszertt6teleztink fel, azazsemmifdlekiils6 er6hat6ssal,energia6rammal stb. nem szdmolunk, szinten azzal az indokkal, hogy nem tortenik ezekrevalo hivatkozds. esetenm6s Ismdt fontosnaktartom leszogezni,hogymrikod6 (!) szerkezetek megkozeliteslenne kivdnatos, most viszont elm6letilegj6solt effektusok logikai vizsgalataa cel. Nezztik tehttLazokal az egyszeriisitettegyenleteketes nemileg idealtzitll elemeket,amelyekkela tovdbbiakbandolgozni fogunk: Maxwell egyenletek: f

BAi=0 d i v B= 0 - + J| 4 o d- -4 : 0 + ) ' . A b6rmelyzart feluletrees I

rotH=J--> | HdL=N1-+F Jo--

Hil,=I,iJ

bdrmely zirt gorbere,ahol NI a kiilso gerjesztes. Az eltoldsi 6ramokatelhanyagoljuk(ez kis frekvencidkonmegengedheto, l6sd p6lddul Simonyi:Elm,!leti viIlamossdgtan, 32. oldal) Az iilando m6gnes hiszter6zis gorbej6r6l l6sd az l.l itbrifi. Ebbol a sz6munkra erdekes lem6gnesezesiszakasz modellez6s6re16sd pelddul Benk6: Ittand| mdgneseskdrdk szdmitdsacimii konyv6b6laz 5'3 fejezetet' g6rbdt az 1.2 ttbramutatja. A lemdgnesezesi gorb6j6taz 1.3 itbra mutatja, Az idealis ldgyvassaru telitesi m6gnesez6si 6s az idedlis telitesessaru 6br6jdt az 1.4 irbra.Ezt a sarut kapcsolo celjdra haszn6ljuk. Vezessiik meg be a kovetkez6jeloleseket:Nnotinr(H) es N6no^i1r,'r(H), melyekre

Nyotitrr(A : 4P,

= N4iro*i1rur(Il) ry

lERTECHNOLOGIA

Ndzziink egy p6ld6t az eddigiismeretek felhaszn6las6ra(16sd1.5 6bra). Most a kovetkez6egyenletekirhat6k fel:

Hili=0

(nincs ktils6 gerjesztes) H^l^+ HrJnr+Hurlnr+ H/t=0 (a zhrt gorbe a szaggatottanjelolt ut)

L By''=o

rrt*l

(figyelembe veve a feltiletek iranyitdsit is) BrA^= BurAnr=BrzArz=BtAt

x& |(

(Azirt feliileteket a ktilonboz6 anyagokatelvilaszto feltiletek koriil vetttik fel.) Vezesstikbe a mdgnesesfluxus fogalmdt Qi = BAi.Ebb6l azt a kovetkeztet6stvonhatjuk le, hogy a fluxus 611and6 a kor ment6n. Ha az egyes keresztmetszeteketegyenl6nek vessztik, akkor II. igy egyszertisithet6: B: dll. a kor mentdn. Felhasznalvaa B, = pIlu 6sszefiigg6staz ide6lisnak feltetelezettsaru 6s a &= F&t egyenl6s6geta l6gr6sesetdn,az I. dsszefiigg6st a kovetkezcik6ppen alakithatjuk 6t:

o.il{''l' " ln'A

**ts.# |'rr

tr. !

H ^ 6 + t t , , , * % 4 -. * ! t r = o l-r

lro

H ^ l ^ + * , , * o - -8>1 - -H ^ + lto

ffi I l T

l I I

I I t -t f I I

/fU.J

L t - l LI,

II.'

r.1. a

l l t t # I

Vegytikfigyelembe,hogy jo saru esetdnF )) Fo, igy a kovetkezlkozeli t6sse16lhettink:

fr*r-,.rnt 'q*io)

g"Qr+p,.tp+y)*t l

0..$.p.rrr.f O,'f*P+f

254

Mivel,8, = Bt -+ B^ - - Hr+

TERTECHNOLOGIA

B, esH.kapcsolat6ravanegymasik

osszefligesiink,amit grafikusanadunk meg, igy a ketto egybevetesevel megkapjuk az aktualis munkapontot, amit az 1.6 thrln dLbr6zoltunk. Felrajzolhatjuk a kovetkez6helyettesit6k6pet is, amely az 1.7 irl:rin ldtszik (l6sd a Benk6 konyv 5.4 fejezetlt, bdr ott eltero el6jelek szerepetnek). Megjegyzendci,hogy ez a kozeht6s csak az A ponthoz tartozo H6nii nagyobbllertdkekre erv6nyes,de ez esetiinkbennem okozhat gondot.Az eddigiek alapjhnaz althbi fontos felismeresekrejuthatunk: l. Afluxus abbanaz ertelembenmaradmeg,ahogyanazaramazelektromos aramkorokben(l6sd Kirchofitorvenyek), vagyisnincsenekforr6sokvagy nyel6k a korben. igy, ha megvirltoznakaz er6vonalakutjdban lev6 m6gnesesellen6lldsok(reluktanci6k),akkor ugyanazaz iiland6 m6gnesm6s fluxustfog eredmenyezni. 2. Az elSbbimeg6llapitdsunkb6lk6vetkezik az is, hogy a fluxust csak z6rt folyamkentvan ertelme felrajzolni, kiilonben nem teljesiilne a divB: 0 osszefiigges.

t {.

&7-

I"3a d'. - R .

a..*

.Ll..

Ujabb illusztrdciokent nezzinkmeg egy esetet,mely az 1.86br6nl6tszik. Az egyszeriis6gkedveert tftelezzik fel, hogy p, )) Ft, Fz) >> Vo, iW a kovetkez6j6l haszn61hat6helyettesit6kdphezjuthatunk, amely az 1.9irflrrin lifihato. Az eredmdnyekb6lvil6gosanl6tszik, hogy @ = Or + 02 birmilyen anyagok mellett, de a konkr6t 6rt6kek ugyanazon(!) gerjeszt6s(ND mellett is vdltoznak,pr 6s pz esetlegesvitltoztatbsilal. igy, ha p6ldaul pyt valamilyen m6don jelent6senlecsokkentjiik,akkor sz6 sincsarr6l, hogy az ebb6lkiszo rulo er6vonalak,,irtkinyitodnanak" a m6sik 6gba,hanem egyszerfenlecs6kken az osszfluxus.Ez6rt csalokaaz erovonalaksz6m6valbriveszkedni. Most pedig nezziik a C. Subieta-Garron-feleszabadalmat(az egyszeriisitett rajz a 2.1 ifurin l6tszik). El6szor rajzolunk egy helyettesit6k6pet (2.2 itbra), ami egyenertekiia probl6ma szempontj6bola szerkezetszimmetrizirlt vttltozattwal(a mdsikra is alkalmazhat6).A feltal6l6 sz6nd6kanakmegfelel6enfeltdtelezztik,hogy nem kovetkezkbe egyetlenszakaszonsem telit6s.Az idedlisatmegkozelit<i

rt qlr nd&8,lr.rt.!'Ir

o r i r t ( a .[ ' - l r

llrt

256

TERTECHNOLOGIA

viszonyok eset6nelhanyagolhatoR11,Rp, R6, Ro2,R4, Rpz,a hid pedig kiegyenlitett akir az allando m6gnes, akin az elektromdgnesfe161nezve. M6g Rya6s R 6rt6ke sem fogia ldnyegesenbefolydsohi a kialakul6 fluxust, igy ezeketis r6vidzdrral helyettesithetjtik. A kapcsol6segyszeriisdge es szimmetridjalehetoveteszi, hogy a kdrben kialakulo fluxusokat ne peld6ul a csomoponti potenci6lok modszerevel oldjuk meg, hanem finâ&#x201A;Źzlsre. Val6sziniileg a feltal6l6 is igy j6rt el. (L6sd 2.3 trbra.) Ldthato, hogy a ,,fluxusmegmarad6sa"b6rmely csomopontbantefesiil: a befolyo es kifolyo fluxusok megegyeznek.(Ez ftzlkatlag ekvivalens |eBM= Gval.) Nezztik meg mi tortenik, ha I O | = | 6. l. A abszolut lrtâ&#x201A;Źkre azert van sztikseg,mert I viiltakozo6ram, es igy fli'vdltakozo gerjesztesviitakozo O* fluxust fog eredmenyezni,amelynek 6* a csucserteke,ahogy az a 2.5 es 2.6 6brdkonl6tszik. Lathat6 teh6t, hogy hi6ba ,,szorul ki a fluxus" hol innen, hol onnan, ez a rdsz nem terelodik dt sehov6!A fe1tal616elkepzel6sebenott a hiba, hogy a gerjesztettflrxust nem zinodo folyamk6nt veszi figyelembe,hanem ugy, mintha forr6sa6s nyelojelennea vasmagegyik,illetve mdsik vegevel.Ekkor azonbanfelvet6dik az a k6rdesis, hogy ugyan miert titkdzne akadalyokba egyesszakaszokona fluxus vezet6sea tekercsgerjeszteset6l.Mdsik oldalr6l is megfoghatjuka kerddst:ha a hid kiegyenlitett afeltltelezes szerint,akkor az iilando m6gnesfluxusdnaksemekkorareszesem fog 6thaladni a tekercselt tagon,amiga p6lusokreluktanci6janem vdltozik, mdrpediga telitest6l tilol eznemkovetkezikbe. fgy akirhovd is helyezztika szekundertekercset, idedhs esetbenis csak annyi energidt nyerhetiink vissza a berendezesbol, amennyitbefektetttink a vitkakozofluxus gerjesztes6be. A V de Rivas-feleszabadalom Az alapgondolatitt is az, hogy a m6gneskorbenkialakul6 fluxusfolyamok ,,terelgetes6vel"induk6funk fesziiltsdgetugy, hogy a befektetett energia elhanyagolhat6legyen a kinyerhet6hdzkdpest.Maga a tal6lm6ny ndmileg bonyolultabbazel6bbthrgyaltnii. A szerkezetpontosanalizise,az optim6lis miikodesi viszonyoknakmegfelel6tervezese6s a peri6dikusan zaj16folyamatok korrekt energetikaivizsgdlatameglehet6senosszetettmeggondol6sokhozvezetne,amelyekremost nem t6rek ki, ehelyett a fluxus kapcsol6s

NEMUNEARISMEGOLDASOK SZABADALMAZIATOTT

erre epiti elkepzeleset.igy kerddsettdrgyalom ttzinolag, ugyanis a felta1616 most m6g sziikebbnek tiinhet a kritika kore, hiszen annak nem adom ctfolatifi, hogy egykis energi6valkapcsolgatottnagym6gnesesenergia6raml6s, 6s ennek kovetkeztebenlo0%-ndl nagyobbhatdsfokkalmfkod6 szerkezet elSttlhthat6lenne, de az ismertetesrekeriil6 elvi kifog6sokkerdesessd Atal6lm6ny szerint teszik a tov6bbi,melyebbmegfontoldsoksziiks6gess6g6t. egy 611andom6gnes 6ltal keltett fluxus halad 6t nyolcas alakban k6t ktilonboz6 uton annak megfeleloen, hogy hogyan 6llnak kapcsol6ink. Ezek a ,,szelepek"olyan szakaszaia telitesi szakasszalrendelkezol6gym6gneses anyagnak,amelyekreluktanciAjatugytudjuk megnovehi,hogykeresztirinyu telitest ideziink el6.Yigydzat,az ek'korelo6ll6 tereross6g ter bekapcsolds6val a fofluxushoz tartozo es a kapcsolt terer6ssegvektoridlisered6je\?Felt6ve a haszniit anyagokhomogenitasdt es izotr6piitiitt, ez nem neheziti meg a sz6mitasokates a tovdbbi gondolatmeneteketsem,hiszenmost a kapcsol6 szakaszB-H grafrkonj6tennek az ered6nekaz abszolitt6rtekdrevonatkoztatjuk. A leirdsbanaz iil, hogy a szelep akkor mtikodik jol, ha a f6fluxus min a m6r a kozel telit6s kozelebevitte a vasat, mert ekkor kis seg6dgerjesztessel vizszintes, nagy reluktanci6ju szakaszrakeriilhettink. (Hangsulyozrtam, hogy ez csak a dinamikus reluktanciSra iil.) IJW â&#x201A;Źrzem,hogy a legegyszerribben a kovetkezokeppenmutathalokt az elgondol6shib6ja egy kvalitativ k6p alapj6n: kedve6rttekintsiik ugya kapcsoldst,mintha itt az indukcio Az egyszeriiseg vonalak kozel homog6n eloszldssal egymAsramer6legesenkereszteznek de a jelenlegi egym6st(16sd3.1 6bra).Perszeez messzevan az igazsdgtol, t6rgyal6sszempontj6b6llenyegtelen.Tetelezzik fol, hogy a f6fluxus min a teliteshatdr6ravitte a vasat.Ekkor a kapcsol6bana terer6ssegesaz indukci6 vektor is a f6fluxus khnydba mutat. Ezt a fluxust kizinolag ugy tudjuk a telites fenntart6samellett csokkenteni,ha az indukcio vektort ,,kiforgatjuk" mint ahogy ez a 3.2 az eddlgi ir6nyb6l egy keresztir6nyu t6r segits6g6vel, itbrin liii(;szik.A terer6ssegvektor a zonhban az osszetev6kvektori6lis ered6je lesz, teh6t megnovekszikes elfordul a kiindul6 helyzethezviszonyitva. Ezt az ir6nyt veszi fel az indukci6 vektora is, azonbana telitds miatt m6r kozel 6llando marad az abszolttt ert6ke. Mivel a kiilonboz6 szakaszok hat6rol6 feltiletein az indukci6 norm6lis komponensefolytonosanmegy 6t, ezSrt azt kapjuk eredmenyiil, hogy a fffluxus csokkenes6tegy kapcsol6

tl ,r :it ,i

258

TERTECHNOLOGL\

fluxus megjelen6se,majd n6vekedesekisdri. A szelep teljes ,,lez6ritsa"ugy val6sithat6 meg kozelitoleg, ha a m6.gnesesterer6ssegered6 vektora a kapcsolosaruinak trdnyiha esik, a f6ir6nyba es6 terer6ssegviszont ekkor lesz a legnagyobb,mivel a lezdrt szakasza celnak megfelel6enl6gr6shez hasonl6anfog viselkedni. szo sincs teh6t arrol, hogy tigyes megvalosit6s esetena fluxus terelgeteselhanyagolhatoankis gerjesztesekkel megoldhat6 lenne, scitkerddses,hogy egy6ltalin gazdasilgos lehet-ea kapcsolomtikodtetdsevalamilyenenergiaifialattto szerkezetben.

A l:*toti ;"4sktii{romto a

*o--6m \M r.t.

t.l

Htnt!& rcjr, +tfdr.\cts..\ & o Llcrol,l

AUrJr"ti" o. Jifkrurlnr

{adorii, so.,*r(A.lg)

sonri'rak(p(.96) tcrcrlcriaclit I

VII. RESZ

PARADIGMAVALTAS

A fizika tortenetebenm6r tobbszor tapasztaltuk,hogy a szok6sos,,hetkoznapi" parameterekt6lercisenelterc!viszonyok kozott mindig megismerkedi.inka termeszetegy-egyujoldal6val.Magashomers6kleten(szupravezetes, nagy tomegek eset6n(fekete lyuk, gravitdcioskollap szuperfolyekonysdg), (relativisztikusid6lassul6s),kis m6retekndl(atomszus),nagy sebessegeken (kvantumelmelet)mindig olyan hat6fizka, magftzrkal kis energiaszinteken sokat tal6ltunk, melyek segitetteka termeszettudomanyhaladds6ban. Ha a megszokott,es mag6tol ertet6d6en h6rom tdrdimenzi6snakv6lt vil6gunkb6l kileptink, az anyagujabb tulajdonsdgaijelennekmeg. A 2 es I terdimenzi6s jelensegek(kvantum-Hall effektus) megint uj ismeretekhez ta16lunk,ha negyvagy m6g tobb vezettek.Meg gazdagabb,,vaddszmezore" t6rdimenzi6ban vizsgal6dunk (gombvill6m, teleport6ci6, anyagszerkezeti anom6li6kstb.). A sz6ls6s6gesen nagy gyorsulfsok hat6s6tid6ig nem vizsgdltaafizka, a hoznak gyorsit6kugyanisnem nagygyorsul6sokat, hanemnagysebess6geket letre. Matematikailagmindosszei helyett I magas6rt6keivelfoglalkozunk, azaz formiiltsan csak egy pont az eltercs,de megis milyen fontos ez a pont! A ,,f6lbehagyott"klasszikusfizika bosszuja,hogy az energiahasznosit6snak ezt a fontos tertiletet idaig a ,,hivatalos"tudomdny nem ismerte. A Boyer-Marshall-fdlesztochasztikuselektrodinamika6s a nemlinedris rendszerek dinamikdja az a kâ&#x201A;Źt piller, amelyena kicsatolo szerkezetekfiztklja nyugszik. A ketto koziil a nemline6ris rendszerek ftztkiia az erosebb es fiatalabb. P6r 6vea kvantummechanikdbanis elkezdtekvizsgdlnia kaotikus jelens6geket,s az ontorv6nyti fejl6des nehdny fvtued mulva val6sziniileg mag6t61is elvezetnea random elektrodinamikdhoz.Csakhogym6r nincs annyi vesztegetnival6 idonk, hiszen kdrnyezettink dllapota drasztikusan romlik. A gyakorlatm6r a 20-as,30-as6vekbenbizonyitotta,hogy az energiajelent kicsatol6stechnikailagis megval6sithato.Komoly presztizsveszteseget a term6szettudomanyszirmhraazelvesztett60-70 6v,az atomenergia,a fuzi6s kutatdsok zs6kutc6ja.Ez az az eset,amikor elmeleti fizikusok miiszaki fejlesz-

TERTECHNOLOGIA

t6sbe fognak. A klasszikusfizika lehet6sdgeineklebecstil6senagyon megbosszultamag6t.Az is sokat 6rtott, hogy a ,,hivatalos"term6szettudomany nagy igyekezettelnyomja el, gdto$a azoknak az anomthitknak a vizsg6latdt (parajelensdgek g6mbvill6m),melyekszintdnelvezettekvolnaa megold6shoz. A tudomdnytdrt6netbenis nagy igyekezettelpr6b6lj6k Teslanevdt ,,kiretusdlni", Moray, Hubbard, Coler 6s t6rsaik pedig be sem keriilhettek oda. Nemcsaka kelet-eur6paitortenelembenszokdsosa kiretus6l6s,hallgat6s6s eleve kirekeszt6s, a tudomdnyban ugyanugy megtal6lhat6, ugyanolyan katasztrofdlis kovetkezmenyekkel.De sop6nkod6shelyett nezziik, hogy mil.yenlehet6segeinkvannakrovid- 6s koz6pt6von. juthatunk, Osszefoglal6sk6nt ndzziik meg, milyen vegkovetkeztet6sekre ami a tudom6ny es technologiafejl6ddsdnekudnytfi befolyisolja. Az eddigiek alapj6nl6thato, hogy paradigmavalt6ssziiksegesa tudomdnyban6s a technol6gidban.A fzik6ban els6sorbana nullponti energia megismeres6nek, kutatds6nakszerepe,fontoss6gafog megndni. Ujra kell definidlni a klasszikushzika 6s kvantummechanikakapcsolat6t,valosziniileg m6shol kell meghuzni majd a hatdrokat. Alapvet6 vitllozits kovetkezik be majd frzikai gondolkoddsunkban,hiszen l6tszik, hogy mai k6ptink - miszerint a nehez anyagsz6guld a legiirest6rben - hibas. Valojdban rendkiviil siirii, surlod6smentesenergiavagy anyagaz, ami korbeveszminket. Az 6ltalunk ,,megtapogatott"anyagval6jdbancsak egy konnyu buborek ebben a sfrii, surlod6smenteskozegben.A v6kuum (amit jobb lenne extr6m siiriisegnek nevezni)tanulm6nyozisaafulka kdzponti feladatalesz 6sktilon szeretndnk kiemelni a vdkuum es a graviticio kapcsolatdnakfontossdg6t. Termeszetesennagyon fontos lesz a nemline6risdinamikus rendszerek tanulmdnyozdsa,a zajtndukdltftmenetek jobb megertdse,a dom6nfaldinamika, a kaotikus rendszerek,a nemline6ris csatolt rendszerek6svisszacsatol6sok minel tok6letesebbmegert6se. Az anyagtechnol6gi6bana ferro es ferrim6gneses anyagok tanulmfnyozilsa,javit6saktildnosenfontos lesz.A plazmafrzkihan a hangsulya rendkivi.il magas h6mers6kletii,esetleg nagy siiriis6g(i plazmi*t6l el fog tolodni az alacsonyabbh6m6rsekletri,ritk6bb plazmdkbanlejdtsz6d6,nemlinedris hull6mokat tartalmazo folyamatok tanulmdnyoz6sara.

pRRnorcn,nvArrAs

261

TECHNOLOGIAIRENDSZEREK A kozeljovoben harom energiakicsatolotechnol6giai rendszerelterjed6se v6rhat6: L A kvdzilinedriselvekenalapul1 vfzbont1rendszerek Ezeket els6sorbanfiitesre es hidrogentermelesrelehet haszn{lni. Jellemz6jik a viszonylag szeles, stabil tefesitmeny tartom6ny. A hidrogent elvileg gitzhitlozatokbais be lehet juttani, hiszen a varosi 96z egyik komez atendponense r6gebbenis a hidrog6n volt. A legkisebbneh6zs6ggel szer adapt6lhat6,elvileg a regi h6eromrivekis dtdliithat6k erre a technol6gi6ra. 2. Plazmarezgdses ki csatoltis nemlinedriskicsatol6sonalapulo (Tesla,Moray) kesziiA plazmarczgeses l6kekre jellemzb a nagy teljesitmenystirtiseg, azaz a teljesitmenyisuly afiny magas.Nem tizart, hogy ha elkesziilnekujra ezek a k6sziilekek, akar repiil6g6pekenis lehet haszn6lni.Sajnosma nincs bel6ltik miikodo p6ld6ny. Moray kutatasai, jegyzeteiazonbanfennmaradtak,elvileg hozziflrhetbk. Ez a rendszerintenziv kutatist igdnyelmeg. 3. Ferromdgneses nemlinedriskicsatokisonalapulf szerkezetek Ezekbol ma is van miikodo p6ld6ny.Ket csoportot kiilonbdztethettink Ma miikddo p6ld6ny szerkezeteket. meg,az alacsony-6sa nagyfrekvenci6s csak az alacsonyfrekvencidskesziil6kekb6lvan, elvi lehetosegeazonban megvan annak is, hogy jobb teljesitmeny/srilyaranyu nagyfrekvenci6s kesziildkeketfejlessziinkki. Term6szetesennemcsak elektromos-vagy h6energi6t,hanem mechanikai munk6t is lehet nyerni a fenti alapelvekb6l kiindulva. Ezek a motorok is teljesitmeny transzformdtork6ntmiikodnek esjelentos (l6tsz6lagos)energiatobbletet adhatnak.Kisebb gyakorlatijelent6s6gtik6shelyhi6nymiatt nem esett sz6 roluk. A fentieken kivtil olyan kiilonleges kdsztildkek is megvalosithat6k majd, melyeknek a mai mtiszaki gyakorlatbannincs megfelel6jiik.A kicsatolis fizikai hatdsainak,,mell6kterm6ke"folyt6n val6szinrilegolyan effektusok

262

TERTECHNOLOGIA

sora lep majd fel, melyek fontosaklehetnek a technikdban.Itt a gravit6ci6s esanyagszerkezet-virltozitsi,,anom6li6k" johet sz6ba gyakorlatifelhaszn6ldsa els6kdnt,de a biologia, a mesterseges bioenergetikais szerephezjuthat majd. V6rhat6,hogy a fejlesztomunka elejen nagyonsok konstrukcio fog megjelenni, eg5rfajta,,infl6ci6"kovetkezikbe.Ez term6szetesennem baj, hiszen a fejl6desnekezvelejiroja.Altalaban elmondhat6minden ilyen szerkezetr6l, hogy nagyon hosszu elettartamu,nincsenekbenne srir1od6,elhaszn6lod6, elkopo alkatrdszek.EzerI ezekaz alkatrâ&#x201A;Ź,szek a jobb konstrukciok megjelenesekor elvileg ujra felhaszn6lhatok,reciklalhatok. A nagyobb egysegteljesitmenyii rendszerekelterjeddseel6tt fontos lesz biol6giai hat6suk tisztitz6sais.

PARADIGMAVALTAS AZ ENERGIAGAZDALKODASBAN Ajelenlegi energiagazddlkoddsban ajdrmtivekmotorjainakteljesftmdnye nem hasznosul, amikor a jdrmri dll. Senktneksemjut eszebe,hogy ha p6lddul egy teherautotnem haszndl,akkor motorjdt j6rassaes vele 6ramot generdljon, esaz igy nyert 6ramot az orszdgosh irlozattacsatlakoztassa, hiszeneznagyon gazdasdgtalan es szennyezomegoldds.igy teh6t a szem6ly-6s teheraut6k, az autobuszok, a tankok, a traktorok, a dizel mozdonyok teljesitm6nye gyakorlatilagnem hasznosulaz orsz6gosh6l6zatban.Ha a jdrmiivek hajto egysdg6t,amit ma a bels6eg6siimotorok alkotnak,lecser6ljiik p6lddul plazmarezgeses vagy m6gnesesteljesitm6nytranszform6torokra,akkor ezek is sz6mit6sbajohetnek az orsz6goshttlozatok t6pl6l6sdndl.Egy ilyen rendszerbena hasznd"latonkiviili j6rmrivek (pdldaul az ejszakaa csalddi h6z garilzsirbanparkoloaut6) teljesitmenyeis felhasznalhat6,r6csatlakoztathato az orszdgosh|lozafta. igy pelddul a nagyteljesitmenyriteherautok, aut6buszok,vagy akdr a hadseregj6rmiivei is, amikor 6ppennem haszn6lji*, az orszdgoshirlozatra rddolgozhatndnak. Ehhez term6szetesenegy sokkal fejlettebb,jobban kieptilt hitlozatralesz majd sziikseg,amib6l nemcsaklevenni lehet teljesitmenyt,hanem16is lehet adnt.Ez ifialakjrtandaz elektromoselosztorendszerek szerep6tis, hiszenma csak az a feladatuk, hogy az er6miivekbenmegtermelt teljesitm6nyt szetossz6k.Az uj koncepci6bansokkal 6tfog6bb lenne a feladatuk, a nagyon

PARADIGMAVALTAS

sok helyen, nagyon sok teljesitm6nyszinten,szinte egyenletesenelosztva megtermeltteljesitm6nytkelleneujra elosztaniuk.Vdrhato,hogy foleg 6jszajelenik rneg,ezertaz ipar ebbenaz ka nagy mennyisegiiteljesitmenyfelesleg id6szakban olcs6n juthatna elektromosenergifhoz. Fiitesre is fel lehetne haszn6lni eztaz olcs6energift. Egy ilyen rendszerbena kozponti eromtivek, a nagyon magasfesziiltseg[i,orszagokatosszekotogerinchalozatokszerepe csokken,a lok6lis, helyben megtermeltenergiaszerepeno. Az ujraelosztfs szerepefelertekel6dik,ahtiozatokat iizemelteto tarsasAgokabb6l 6lhetnek meg, hogy alacsonyabb6ron veszik,magasabb6ron adj6k el az elektromos energi6t, amit most kozponti er6miivekbenkell megtermehi' Term6szetesenennek kovetkeztebenaz energiapolitikais 6talakul. A szenerSmtivekneka kozeljov6benmdr nem lesz letjogosults6ga,a szdnfritesnek sem. Ezaltal a szen-dioxid,kendioxid es nitrogen-oxidkibocs6t6s minosegenekjawl6jelentosen csokkenni fog. Ez a talai, az erd,5itl7om6ny savaljdrhat egytitt. Nem kell kiilon hangsulyozniaz elektromosj6rmrivek elonyeit es azt sem,hogy igy minden orszag,szegenyes gazdag,tetszoleges mennyisegii energiirhozjuthathozzit,nem lesznekenergiamonop6liumok. Hosszabbti1on ez az olajtermeloorszfgokmai strategiaifontoss6gfttbefolyasotni fogja, szerepiik cs6kken, de nem szrinik meg, hiszen az olaiat festekiparban,gyogytovabbra is fel kell haszndlni a miianyaggydrt6sban, szeriparbanstb.

BIOL6G|A a teljesitmenyeknagy resze elektEbben azilfajta energiagazdalkod6sban jelenik meg, hiszen ezert nevezzik tdrromos, mdgnesestereken keresztiil technol6gi6nak.igy a biologidra kett6s szerephdrul: - Egyreszt nagyon pontosan meg kell ismerni, hogy az elo szervezetek 6s ezt a hogyan reagalnakaz elektromagneseskornyezetszennyezdsre, hogyanlehet a minimalisra csokkenteni. fajta kornyezetszennyezest szerkezetek - M6sr6szt teljesenuj feladat lesz, hogy az enetgqal,tcsatol6 - tanulparajelens6geket 6ltal keltett kiilonleges fizlkal effektusokat hatasait, minyozzuk. Nagyon fontos, hogy megismerjiik ezek biol6giai 6ppen ez6rt enn6l a ma m6g teljesentiltott tudomanytertiletneljelent6s halad6stkell e16rni,hiszen az eddigt6rgyaltenergiakicsatol6szerkezetek

TERTECHNOLOGIA

szdmosel6nyt nyujtanak. Term6szetesennincs ingyen vacsoraa term6szetben.valahol, valamilyen|ratfizetru kell. A legnagyobbval6szinrisdggel a biol6gi6banjelenthetnekprobl6m6t ezekazujfajtaszerkezetek. Meg kell tudnunk, hogy mik az,,egytitt6l6s"feltetelei. Mint mfr emlitettiik, ezekaz energiakicsatoldsielvek valoszinrilegmegjelenneka biol6gi6banis. Nem mindegy teh6t,hogy a kicsatol6 szerkezetek â&#x201A;Źs az elSl9nyek zavarjitke, egymds mrikodesdt. Az eddigi elsz6rt tapasztalatok nem elegend6ekahhoz,hogy ezt a k6rd6stmegnyugtat6anmegv6laszoljuk. Annl.r val6sziniisithet6,hogy csak az egdszen nagy, rlbbszitz kilowatt feletti teljesitm6nykicsatoldsini.i_vilrhatokesetleg h6tr6nyosbiolo giai kovetkezmfnyek.Az ilyen nagyteljesitmâ&#x201A;Źnyiirendszereketiszont az elett6rt6l kivril, akdr elhagyottb6ny6kban is el lehet helyezni ugy, hogy a bioszfer6tne zavarjitk.

TIUNKAEN6PNC Mindezek, de fbleg az ipar uj paradigmiravalo 6t6llit6sa 6ri6si feladatot jelent. De meg kell tenniink, mert a jelenlegi technol6giival a fejl6d6sm6r nem tarthat6 fenn, a kdrnyezetszennyez6s m6r klimav6ltozilstokoz. annak pedig csak k6ros kovetkezmlnyeivannak nemcsakaz emberekre,hanem a teljes el6vil6grais. Az 6t6ll6s hatalmas feladatdt csak rengetegmunk6val lehet elv6gezni,ez6ft 6riasi feladat el6tt all a tefiestechnol6giai struktura. Le kell cser6lni az osszesjhrmrivet, jelent6sen meg kell villtoztatni az energetjkaszerkezet't,a fiitds,az energsaelosztiis 6sujraelosztasszerkezetet. Le kell bontani hosszut6von a kis szintktilonbsdgekreepitett vizier6mriveket, hiszen energetikaihasznukteljesen elhanyagolhato,kornyezetikdraik azonbanjelent6sek. Mindezek a feladatok nagyon nagy mennyis6gii munkdt igenyelnek. Eppen ez6rt nincs okunk att6l felni, ttogy u bilnyabezilritsokes az olajfeldolgoz6 ipar mdret6nek csOkkendse miatt felszabadul6munkaer6neknem lesz dolga:hatalmasmennyisdgrimunkdval lehet majd csak felszdmolniaz eddigi kornyezetszennyez6 technol6gia nyomait. Tal6n most el6szora tort6nelemben lehet6vd v61ik,hogy a fakiv6g6sok es az ezt kovet6 talajer6zio miatt lepusztulthegyoldalakatujrafttsitsdk,ujra iiltessdk.Ennek koltsdgeire

pnRnoreuevArrAs eddig nem lehetett volna el6terernteni a sziiks6gesfedezetet,hiszen csillagidszatiosszeglett volna az energia felhasznalds miatt. K6tsegtelen,hogy bizonyos energiamegtakaritoeszkozok piaca visszaesik,pdld6ul az energiagazdasigosizzok nem lesznek annyira fontosak, mint eddig. Az olcs6bb energiaviszont azt jelenti, hogy az emberek fizet6s6nek egyr{sze megtakarithato, kulturara, jobb hinakra, lak6sokra, jobb oktatdsra,jobb egdszsegtigyrefordithato, tobb szolgiltatas vehetS igdnybe - ami megintcsak munkaer6 igdnyt gener6l. Az uj energiastruktura tehAt mindenk6ppen az 6let min6sdgenekjavit6s6hoz,egy sokkal jobb kornyezetelerds6heznyujthat 1ehet6s6get. Csak rajtunk mulik, hogy eliinke vele.

VIII. RESZ

KITORES A LABORBOL, AVAGY MIT VIHETUNK A PADLASRA? Az embereknagy tobbseg6tmindig is 6rdekelte,hogy mit hoz a jovo. Egy r6gi vicc szerint Kelet-Europitbana mult mindig bizonytalan, csak a jov6 biztos. Fejl6desiinkbeneljutottunk egy olyan szakaszba,amikor a mult is, a jelen is es ajov6 is bizonytalan.

MEGJ6SOLTJ6V6 A mult szinad v6g6n,amikor Europ6ban6sAmerikdban hihetetlen mert6kben felgyorsult a miiszaki civiliz6cio, a kommunik6ci6 fejlcidese,egymds ut6n l6ttak napvil6gotj6slatok. Neh6ny ember,p6ld6ul VerneGyulafeltiin6 enj6l tudta megj6solnia technikanehdnyv6rhat6vivmdnydt.Termdszetesen nagy mell6fog6sokr6lis tudunk. Altaldban a jov6 bizonytalan,eskiildnosen akkor,ha megel6re nem ldthato tdnyez6ksor6tkell figyelembevenni.Eppen ez6rt mindenki j61 tudja, hogy mennyi buktato, mennyi bizonytalansdgvan ezekbenaj6slatokban.Ennek ellen6rej6 p6r dolgot lehet sejteni.Azert nem 6rdektelenaz el6retekintes,mert az emberek,csalddok,kozossegeksorsa fiigghet egyestaldlmdnyok elterjed6s6t6l.Ha ujabb technikai tal6lm6nyok, elj6r6sokj6v6j6rol gondolkodunk,akkor elkeriilhetetlen,hogy saj6tgyermekeink es majdani unokdink sors6r6lis gondolkodjunk. Sajnos,ez a gondolkodds,ha Magyarorszagragondolunk, solcsokkeseriis6ggel,szomonisdggalvan teli, hiszen ndlunk nem a technika feldptilese, hanem inkdbb drasztikus ledpiilese tortenik. Ma Magyarorsz6gonegyetlenegy kutatGfejleszt6 sem dolgozik,,csucstechnol6gi6ban". Gondoljuk csak el, hogy p6ldAul a sved Ericsson ceg, melynek 12 ezer alkalmazottja dolgozik csak a telekommunikdci6ban,koriilbeliil hinomezer kutat6-fejleszt6t foglalkoztat a mobiltelef6nia tertiLlet6n.Ndlunk egyetlen ember sem 6s kizartnak tartom, hogy ebben az evezdolgozik a kutatdsfejlesztdsben, redbena helyzetjott6nyit is jawUon. Mi most abbana peri6dusbanvag;1unk, amikor 6vtizedek ota jtno folyoiratok trinnek el konyvt6raink polcar6l, ugy-

KITORESA LABORBOL, AVAGYMtTVIHETUNKAPADIASRA?

267

mond pdnzhi6ny miatt. Ezek hianya n6h6ny 6v mrilva m6r 6get6 lesz, s gyakorlatilagorokos szolgasorsrakenyszeritbenniinket, csakkiszolg6l6k es rabszolg6klesztink,mdshol megfogantgondolatok v6sar16i.

INFORMACI6CSERe r6Io6u xivUIIEKKEL A kesergdstfelret6ve,nfzzikmeg, hogyangondolkodnakazAmerikai Egyesiilt Allamokban a jov6r61,ahol tdnylegvan jov6, ahol tdnylegfejl6dik a technika. A tengerentulonmegjelent egy konyv,melyet az informatikara szakosodott Wred magazin szerkeszt6iallitottak 6ssze.Mivel ok foleg az informatik6ban, a telekommunikdci6ban6rdekeltek,ezdrt az ezzel kapcsolatosjosldsok szarna vanhrlsulltan, termâ&#x201A;Źszetesena telekommunik6ci6sz6munkrais nagyonfontos. 6k is felvetik annak lehet6sdget,hogy a nem hrl t6voli jov6ben felvessziik a kapcsolatot mds bolyg6kon 6lo drtelmesldnyekkel,es kepeseklesztlrk informdciot cser6lrriveliik. A konyvbenm6sjellegu talalm6nyokismertet6s6reis sor kerti{, de en csak a szdmomralegdrdekesebb dolgokat valogatomki. A konyvbeli v6logat6sugy kesziilt, hogy az Amerikai EgyesiiltAflamok kozel szitz szakert6jetfe1k6rt6k,mondjanak vdlemâ&#x201A;Źnyt, mikorra v6rhat6 egyâ&#x201A;Źgy tal6lm6ny,elj6r6smegvalosuldsa, elterjedese.A szak6rt6k6ltal6ban kutat6k, fejlesztok,egyetemi tan6rok, tudom6nyos ujs6gir6kvoltak. Nem mindenki nyilv6nitott v6lemenyt minden kerddsben.Az idobeli j6sl6sok, el6rejelz6sekbizony itt is sz6rtak. A szerkeszt6kazt az egyszeriielj6r6st v6lasztott6k, hogy 6tlagolt6k a joslatokat, nem m6rlegeltek,hogy melyik szakdrt6nek mekkora a sulya az adott t6m6ban, mennyire 6rt ahhoz a probl6mdhoz. Emiatt azt6n lehet, hogy az egyik szak6rt6harminc ewel k6s6bbreteszi valamelyiktalalm6ny megielendset,de ez is csak aztmttatja, hogy mennyire bizonytalanokaz ilyen jellegu elorejelz6sek. Termeszetesenaz lvszamok nem Magyarorszdgra,hanem az Amerikai Egyestilt Aflamokra vonatkoznak, hiszen onnan - ha egyiital6n dtkeriilnek - j6 n6h6ny 6v kds6ssel jutnak el ezekataliilminyokhozzitnk. N6h6ny dolog - v6lem6nyemszerint - soha nem fog eljutni hazinkba, hiszen ndlunk az infrastruktura, a telefonvonalak fejlesztese,fejl6dese alig tart el6bbre a romfniai, yary a bulg6riai 6llapotokn6l,csakaz 6rak tekintetdben6rtiik utol a Nyugatot. Marpedig rossz min6s6gues rendkiviil drdgatelekommunik6ci6s h6l6zattal nem fogunk eljutni az tnformirci6st6rsadalmakklze.

TERTECHNOLOGIA

KITORESA LABoRBoL, AVAGYMrTVIHETUNKA PADLASRA?

BIOLOGIAIBOMBAK

OLCS6 CD.REKORDEREK

N6zziik az egyes tal6lm6nyokravonatkozo j6slatokat. E16re kell bocs6tanom, hoW 1994 6s 1995volt az abdzisfv, amikor a k6rdeseketfeltett6k. A konyv l996banjelent meg, 6s erre az 6vreegyetlenujdons6gotj6soltak: a genetikusanmanipulalt biologiai feg;yvereket. A biotechnol6giafejl6desevelesaz emberi g6nekfelt6rkdpez6sdvel elvileg megval6sulhat,hogy uj tipusri, sokkal jobb gy6gyszereketalkothassunk,6s orokl6d6 betegsegeket lehessengy6gyitani.A fejl6d6stermdszetesvelej6rG ja, hogy eloszor a hadiiparbanprob6lj6k meg haszn6lni az eredmenyeket. Eppen ezert josoltdk, hogy el6sz6r genetikailagmanipul6lt olyan virustorzset vagy baktdriumokat fognak el6611itani,melyek ellen egyszeniennincs vâ&#x201A;Źdekezes.Sokan az AIDS virusdt is egy ilyen ,,eredmenynek"min6sitik, mely katonai laboratoriumokb6l szabadultkj, ez6rt nem taldlkoztunkvele a termeszetbenel6tte soha,sehol.Az Amerikai EgyesiiltAlamok 1969-ben rta al6 a k6miai es biol6giai fegyverekbetiltds6ravonatkozo egyezmdnyt. Ennek ellendre 1987-benhadtigyminisztdriumabeismerte,hory 127laborat6riumban kisdrleteznekilyen tipusu vegyi esbiologiai feg;yverel6dllitds6val. (Ez csak egy kis adal6k a nemzetkozi szerzoddsekkomolysdgdnakes a kormdnyokszavahihet6segenek bemutat6sara.) Ma az USA kormdnyaszerint6vi 1,4milli6rd doll6rt kolt a hadsereg arra, hogy idej6ben eszre tudj6k venni a biol6giai es kdmiai feg;yvereket, teh6t idriben detektdlhass6kezekethdborf eset6n.M6g csak elkdpzelnisem tudjuk, hogy micsoda katasztr6falenne, ha ilyen sunyi fegyrerek a terrorist6k kezthe keriiln6nek. Gyakorlatilageg6szvdrosokat,orsz6gokatirthatn6nak ki figyelmezteteses a vddekezeslegkisebbes61ye n6lktil. Ezen a t6ren teh6t teljes a kiszolgdltatottsdgunk,6s ez az 1,4 mil1i6rddoll6ros kutat6stenyleg indokolhat6,val6ban sztiksegszerii. Nem tudom, hogy tavaly megsziilettek+ a megj6solt,genetikusanmanipulaltbiol6giai fegyverek.Azt viszont tudom, hogy a m6r eddig kifejlesztettfegyverekis f6le1metesek, 6s 611it6lag ma m6g mindig a bakt6riumok 6ltal term6szetesmodon el66llitott toxinok a leghatisosabb m6rgek. Ezekb6l n6mely anyag egeszenkis mennyisdgeis halalos lehet.

K6pzeljiik el, hogy lenne egy olyan magn6nk, ami ugyanolyant6k6letes hangmin6seggeltudna hangot, esetlegkepet rogziteni, mint ahogy azt ma a CD-lemezj6tszolej6tsszanektink. A technikaelvilegmegvan,6smini CD-k form6j6ban 1997-benval6ban megjelentekhordozhat6 magnetofonok,diktafonok. Ez az eljhrhspotenci6lisaneltorolheti a kazettitsmagnetofonokat ugyanugy, mint ahogy azok kiszoritott6k a behemot ors6s magn6kat a mindennapi eletbol. Egy tov6bbi lepessela CD-rdgzit6k kiszorithatnitk a videokat is, 6s a padl6sonporosodndnaka mai videomagn6kkazett6inkkal egyiitt. Technikailagminden felt6tel adott, kifejezettena hdttdrbenmeghuzodo szerzSijogi vit6k akadiiyozzitk egyeloreaz rlyen kesziildkek elterjed6sdt.Ndh6ny ewel ezel6tthasonl6vit6k akadalyoztirkmega digit6lis magn6k elterjeddsdt.Att6l feltek, hogy azok segitsegevel tokâ&#x201A;Źleteshangmin6segben lehet terjesztenia zenei felvdteleket,s akkor a mriveszektobbe nem kapnak pdnzt a lemezeikdrt. Valoj6bana nagylemezkiad6cegekakadalyoztitk megenneka tal6lm6nynak az elterjeddset,ami j6l pâ&#x201A;Źldivza, hogy megl6v6, az elterjedtekn6lsokkal jobb m6dszerek,eljardsokmegbukhatnakazert,mert egy-egyerdekcsoport utj6t 6llja terjed6siiknek.Erdekes,hogy 6ltal6bana szak6rt6k'966s '97 koze teszik ennek az olcso hangrogzitS elj6r6snaka tdmegeselterjeddsdt,6m peld6ul a Dolby-laboratoriummiiszaki igazgatojaugy gondolja,hogy megtorpedozhato ez a taliilmdny is, 6s sohasemfog elterjedni. A sz6mit6gdptulajdonosokpiaci igenyei 6s elv6r6sai,valamint a dupla stinisegri CD-k varhat6 gyors terjedesemiatt azonban nem ktzhrt, hogy hamarosanbucsut mondhatunk a kazettdsmagn6knak,esmagunknak rogzithetjiik a radiob6l kedvencfelv6teleinket,kdsobba tdvdb6la hlmeket.

MOZIFILil AZ INTERNETR6L 1997-rej6solt6ka szakert6kaz internetenhozztferhet6 mozifrlmek elterjed6s6t.Arr6l van szo, hogy ha valaki meg akar nezni egy filmet, atkor az interneten bekerheti,letoltheti 6s saj6tmonitorj6n v6gign6zheti.Ma, term6szetesen,videokolcsonz6b6ltobb sz6zfilmet meg lehet kapni, m6gis mis az, ha nem kell 6rte elmenni, hanem csak letilni a gdp ele es a h6l6zatbol

270

TERTECHNOLOGIA

lehivni a kiv6nt ftlmet, ak6r h6tfo hajnalban is. Ehhez azonbanaz internet hiiozat rendkivtih lassusag6tkellene legy6zni, azaz so?,kalnagyobb savj6val tobb inform6ciot kellene tov6bbitani. Ez mdg legalibb sz6lessegben, neh6ny evetig6nybe veszaz Amerikai EgyesiiltAilamokban, Magyarorszdgon pedig nem hiszem,hogy ebben az'ivezredbenmegoldhat6lesz,hiszen ndlunk azlesz az oriitsieredmdny,ha minden falub6l lehet majd telefondlni. Ma m6g a h6zimonitorok felbont6k6pessege sem felel meg erre a ceka, valaminta miiholdascsatornakis komoly kihiviistjelentenek.Agy erzem. itt a szakertoknagyot t6vedtekaz idSt illet6en. Elobb kellene elterjedniea digit6lis televuiozisnak, a jo minosegii kepeknek,s csak a rendkiviil nagy adatsririis6ggeldolgozo hdlozatok megjeleneseut6n van letjogosults6gaa tetszolegesmozilek6resnek.Ez a tal6lmdny a videok6lcsonzoketfogjatonkretenni, de nem kizirt, hogy a mozik szitzfvesletenekvegetis jelenti majd. Eztazorban sokszor,sokanmegjosoltAkmfu.Ez id6ig azonbansemmisem p6tola a szelesviiszon j6 kdpmin6s6get6s terhat6s6t.A szakertokterm6szetesenitt is megj6soltdka virtu6lis realitds6rzetetado terhat6suszemtivegekelterjeddset,de azt n9hhny6wel m6g kesobbreteszik.

I NTELLIGEI{S PROGRAMOK Az, hogy mit neveziinkintelligensprogramnak,mindig az adott kortol fiigg. Ma intelligensneknevezztikpdld6ul azokata programokat,melyekfelismerik beszedhangunkat6s kezir6sunkat.Azt hiszem,ez esetbenbejott a szak6rt6k becslese,mert 97-benvaloban l6trejottek mdr olyan programok,melyek kepesekkis ,,tanul6s"ut6ni beszddfelismerdsre, es ennek eredmdnyekent nyomtatott szovegettesz el6nk a gep.Angol nyelvii virltozatbanmir l|tezlk ilyen program, 6s elkepzelhet6,hogy id6vel m6s nyelvekenis kifejlesztik. Am olyan nyelveken,mint p6ld6ul a kinai vary a vietnami, ahol a hang- sulynak, a kiejt6snekrendkiviil nagy a szerepe,a fejl6d6s biztosan lassulesz.

KITORESA LABORBOL, AVAGYMII VIHEIUNKAPNOTASRNT

271

TITKARN6NNO6 Az intelligens programok elterjedeseszerintem drdmai hat6ssallesz a foglalkoztat6sra.Nem nagyon ismert, hogy annak idejen az trogâ&#x201A;Źp 6s az els6 vil6gh6boru viLltoztattamegigazdna foglalkoztatdsiardnyokat,hiszen addig a titk6ri munk6t is csak ferfiak vegezhettek,a nok inkdbb csak post6sok vagytanit6 kisasszonyoklehettek.A nok tomegesmunkdba6ll6sajelentosen megvirltoztattapolitikai rendszeriinket,a csal6di strukturdt, es eg6szenuj piaci igenyeketteremtett. olyan hatalmaskeresletnovekedest jelentett ez -, a termeldkenysegmegnovekeddsdvel egytitt mintha egyhatalmas, gazdag, uj kontinensrebukkantunk volna. Az intelligens programokviszont a gepiron6k milli6it fosztj6k meg munkalehet6segiikt6l. Nagyon valosziniinektartom, hogy ha nem is 97-ben,de 6t-tiz dven beliil - legaldbbisangolnyelvteriileten- tcimegesen elterjedneka besz6dfelismer6 programok. Ezek peld6ul az indit6kulcsot 6s mds biztonsdgiszerkezeteket is drasztikusanmegvAltoztatjitk,a biztonsdgi ipar is feje tetejere fog 6llni. Tovdbbrasemvdrom viszont, hogy igenjo fordit6programokjelenjenekmeg. Az mdg mindig a tdvoli jov6ben valosulhatcsak meg. Mindenesetre azon tinil6nyoknak, akik titk6rn6s6gb6l akarnak dlettik v6geigmeg6lni, ez azt jelenti, hogy mast is kell tanulniuk, ha nem akarnak ehen hahi.

ELEKTRONIKUSPENZ Az elektronikusvagy digitalis p6nz ugyanugyhasznalhato,mint a jelenlegi kfszpenz, de tdrolhato, etkii{dheto 6shamisithatatlan.Val6ban,az ui, inform6ci6kozpontukorszakunknakfontos kiser6jelehet a digitflis p6nz. Ennek a technik6nak az elterjedds6heznagyon fontos a teuesbiztons6g,azaz az 6tutal6st csak az teljesithesse,ak,tea plnz.Igaz, a mostani papirpdnzeket sim6n lehet - es szokt6k is - hamisitani, a digit6lis p6nz is csak addig haszn6lhat6,amig nem hamisithat6. Ez a k6rd6sfelveti a post6n 6s bankokban dolgoz6k tizezreinek foglakoztatitsft, akik az elektronikusp6nz elterjed6s6velvilldmgyorsanmunkan6lktilivev6lhatnak. Primitiv form6j6banmar megjelentez a technol6gia,az Amerikai Egyestilt Alamokban jo nehiny szolgaltat6stmeg lehet v6s6rolniaz interneten. T6megeselterjeddseset6n a postai szolgrlltatiis,a csomagktild6szolgdlat

TERTECHNOLOGIA

A PADLASM? KITORESA LABORBOL,AVAGYMIT VIHETUNK

irAnti keresletn6het meg. Ugyanakkor a biindz6k nagyban prolttAlhatnak az elektronikuspdnz elterjed6sevel, mert a n6ytelenseg,az anonimit6ssz6mukra lesz a legkedvezobb.Nem kell pdncdlautokbankdszpenzthordozni 6snem kell a bankoknakm6rv6nypalot6t6piteni,ahovf azigffelhozza-iszi ak{szpâ&#x201A;Źnzt. (Ugyanakkora szokdsossimaszkospostai bankrabl6kis munkandlkiiliv6 v6lnak, hacsaknem akarjfk a digit6lis penzhamisitdsiszakm6t kitanulni.)

annyira olcs6 lesz az informici6tovdbbit6s,hogy a telefontarsas6goknak mindegy lesz, hogy ki hov6 telefonal.Az elektronikusiizenettovdbbit6sban ez mLr majdnem igaz,a telefonn6l,a hangtovdbbit6sdn6lkevesb6va16szinti. Magyarorszagon2005-ig,amig a Mat6v monopotumatart, egeszenbiztos, hogy az inform6ci6tov6bbit6s6ranem fog csokkenni.Optimilis esetben is csak a mai, rendkiviil magasdrakonstabilizel6dik. Csokkenesrecsak a kovetkez6 evezredelejet6l lehet majd szdmitani.

URTUALISKoZEPISKOLA

FERFFFOGAMzASCATl.lS

V6lemenyemszerint a szakert6kteljes mertekbenmellâ&#x201A;Źtal6ltak,amikor azt j6so1t6k,hogy 1998-banm6r virtudlis osztdlyokindulhatnak meg, azaznem kell eljarni az iskoldba,otthonr6l, szdmit6gephitlozatoksegitsegevel is tanulhatnak mdr - legal6bbkozepiskoldsfokon - az emberek. Szerntem ez az inform6ciostechnika tullihegeseesabszolutmellefogds.Nem arragondolok, hogy nyelveketnem lehetigy rendesenmegtanulni,vagy tornaoratnem lehet digit6lisan v6gigvinni, hanem egyszenien a tanul6s 6s a szocializitlodtrs folyamatdhozszorosanhozzhtartozik az iskol6baj6r6s, nem lehet minden feladatotir6sban megoldani.A verbdlis, sz6belikdzlds tovdbbrais nagyon fontos, elengedhetetlenreszemarad a tanulSsnak.A szamit6g6phasznos, de tov6bbra is margindlis kiegdszit6jemarad a tanuldsnak. Szerepenem tobb, mint egyj6 tankonyvnek.Ezertaztin a tanfroknak - szerintem- nem kell felniiik att6l, hogy az elektronika elterjed6sevelelveszitik6ll6sukat.S6t, egyre tobb 6s tobb ember fog arra k6nyszeriilni, hogy min6l magasabb szintentanuljon.

es egy6ltal6na csal6dtervez6sFolA demogrAfiai helyzet, a tritnepesedes dtink kozponti tem6ja. Ma j6reszt csak olyan tablettdk vannak, melyeket n6k szedhetnek.Elvileg pedig olyanbiol6giai modszerekis rendelkezesre Ez kiil6n6sen a fejl6d6 orsz66llnak, melyeketf6rfiak is haszndlhatndnak. gokban, ahol a nepessegnovekedds rendkiviil komoly probl6ma,sok segitseget jelenthetne.A harmadik vildgbanugyanisa n6k iskol6zatlans6ga, tudatAm a fdrfiak csalddtervezest. lans6gamiatt nehez megoldani a-_megfelel6 tudasszintjevalamivelmagasabb.Okettal6n konnyebblenner6besz6lniezen szerek hasznilJatdra. A lakoss6gszaporod6sa,6s emiatt a novekvo elelmiszer-6s p6nzigeny miatt hatahnasteriiLletekr6lkell kipusztitaniaz erd6ket.Ez jelent6sen befoly6solja Foldtink kfimejdt, az idqitrils 6vezredek6ta kialakult peri6dusait. lehet6s6g6nek A nepsiirrisegcsdkkent6se6s peld6ula fdrfi-fogamz6sg6tlds bevezeteseeppenezert nagyon fontoslenne.

ELEKTRONIKUS SZABASZAT EGYSEGESTELEFONDiJ Az Amerikai Egyesiilt Ailamokban regota emlegetik, hogy joval nagyobb profit lenne a telefonbol,ha a t6volsdgibeszelget6sek is olyan olcs6k1enn6nek, mint a helyiek. Az egys6gnyiinform6ci6 ott egyreolcsobb.Semmim6s nem veszit a vil6gon annyit az ertekeb6l, iritbol, mint az informici6tovdbbit6s es -feldolgozds.Ez azt jelenti, hogy egyre olcs6bban kapjuk meg tgyanazt azinformitci6t. A szak6rt6kszerintelk6pzelhet6,hogy 98-banmar

Kozismert, hogy nincs k6t pontosanegyformaalkatu ember.M6gis, a keszruh6kn61n6h6ny e16remeghatinozott mdretcsoportba illik bekeriilniink. Az esetek mintegy fel6ben ez meg is szokott felelni, a m6sik feleben azonban kisebb-nagyobbigazit6sravan sziikseg.Ezt a munkdt elektronikusanel lehet vegeznimind a cipok, mind a ruhak eset6ben.Eza technikacsiraiban mdr ma is letezik. Mindosszeannyi kellhozzit,hogy egyhdromdimenzi6sszkennerrel lekdpezztik a fogyasztom6reteit.Ut6na a szitmitogdpautomatikusan

TERTECHNOLOGIA

elkeszitia szabdsmint6t6sa kiv6lasztottanyagbolnagyongyorsanel is tudja keszitenia ruhdt olyan min6segben,ahogy egy angol uri szab6csinalnd. Ezek a ruh6k es cip6k valamiveldrag6bbaklenn6neka jelenlegsorozatgydrt6sbankaphat6 termekeknel,viszont egyedisegiikjobban ttikrozne v6s6rlo juk izl6set,s mivel jobban r6illenek, tal6n tetszet6sebbekis lennenek. Ktilonosena cipoiparbanjelenteneigazi 6ttorestez a technologia,hiszen a cip6k jelentos reszenem pontosan illik az emberek litbira, ez6rt azrana ludtalpas,jdr6shib6s,kovetkezesk6ppen gerinchibasemberek6llapotanemhogy jawlna, ellenkezclleg,tov6bb romlik. Ma m6r tobb ceg is riltilt az Amerikai Egyestilt Aflamokban ennek a technologi6naka ki]ejleszt6s6re. Lehet, hogy az ezredforduloraez a technologiamegvalosul.Mindenesetre Ingrid Johnson,a Textilfejlesztoes Marketing rntezetprofesszora6s elnoke val6szinritlennektartja ezt az 6tt6rest,am a fejlesztdsselfoglalkozocegek embereiszerint ennek a technik6nakminden elemem6r ma is megvan. Ez a technol6giaval6szintilega kis butikok sz6m6nakcsokkenesevel j6r, hiszenlegfeljebbkesztyrit,ovet6s sapkdtvennenkk6szen,a ruh6kat elozoleg a szitmitogepenvirtu6lisan felpr6b6lhatn6nkmagunkra.A gep termdszetesen leveszi a mâ&#x201A;Źretiinket, arcunkat is, es teljesen val6s6ghii kepet mutat arrol, hogy hogyan 611rajtunk a ruha. A cipo eset6nez ew kicsit nehezkesebb,de megoldhat6.A h6zilagosvarr6snakaz olcso t6megtermekekeddig is gdtat szabtak, a divarhtnak, divatdiktdtorok viszont uj, komoly riv6list kapnak a fogyaszt6 es egyben divattervez6 szemely6ben . Ez az az eset, amikor a szdmitdstechnikanem az uniformiz6lts6got,hanem az egyediseget segiti el6.

CEnrenApn A RAKESETEN A szakert6kjo reszekortilbeltil 2000-revinjaazongenterapi6kmegjelen6s6t, amelyek a sejtoszt6ddsimechanizmus k6ros, k6ros folyamatait kepesek megallitaniesvis:zaforditani.Magyaran ez azt jelenti,hogy a tumorsejteket szelidmodszerekkel,biol6giai uton lehet befolydsolni.Mivel csak az Amerikai EgyesriltAflamokban dventekoriibeltil f6rmfli6an halnak megr6kban, ennek a m6dszerneka kutatds6rahatalmaspenzeketkoltenek, t6bb taezer kutat6 dolgozik ezen a feladaton.Sokfdle kilnyzattorekszik enneka celnak az eldresdre.Biztosan el fognak 6rni rdszlegessikert 200Gre.

KITORESA LABORBOL,AVAGYMIT VIHTTUUTR PADLASRA?

TJgyerzemazonban,hogy a daganatosbetegsegekelleni kiizdelemnek ez csak az egyik lehetsegesm6dja. Hiszen a nyomelemekmegfelel6adagol6sa, a szelid frzlkoteriryiils elj6r6sok, mint p61d6ula hipertermia, mdr ma is sikeresekes rendelkezfsre6llnak, csak a ,,ri*ipar" nem adja fel a pozicioit a kemoterdpia 6s sug6rterhpiateilileten, mivel ez mdr ma is igazi iparitg, hatalmas tizlet a gy6rt6knak.

NAPHAJTASUAUT6 M6r etizedek 6ta cikkeznek anol a szakemberek,hogy napenergidval,a napsug6rzdsenergi6j6telektromos energi6v6konvert6lvamilyen jo lenne autozni. Leteznek m6r ilyen aut6k, hosszut6vu versenyeketis rendeznek, ugyhogy a technol6gia m6r itt van a ,,sarkon". Ezeknek az aut6knak a teljesitmenyees hasznhlhatosdgaazonbanm6g er6senkerdeseses korlfto zott. Egy svedorszfgih6vihar idejdnpelddulnemigenlehetnehasznflni 6ket, de ejszakdnkenta Szahar6bansem.A nagyvdrosokbanahdzak drnyekaban megint nemigazin jo eza m6dszer.Eppen ezdrta napenergi6tcsakreszlegesen lehetne haszn6lni az autozitsban.Egydbkentcsak a konnyii, l-2 szemdlyesvfrosi j{rmtiveknel jdhet sz6mit6sba.Teheraut6khajt6saranehezen kepzelhetoel ez a modszer. A legnagyobb gond azoknak a felvezeto cellAknak a tomeggy6rtdsa, melyek alkalmasaklenndnek a napenergidtolcson elektromos energi6v6 alakitani. Azt pedig,barmennyire is olcsonkapjuk, egyideig tarotni kellene. A technol6gi6nakez a r6szeis Ehhez viszont akkumul6torok sziiksegesek. megoldatlan,igy ma meg ez a modszerk6tsegteleniilcsakkuri6zumszdmba megy.Vdlemenyemszerint nem val6szinii,hogy valahais elterjed a napaut6'

VIRTUALIS MAMMUTVATLALAT A virtudlis vdllalattal kapcsolatos elkdpzelesekr6lmdr evek ota hallani. Olyan cegekr6l lenne sz6, me$eknek n;ncsenekfelhokarcol6ik, k6zponti marvanypalotdik,hanem - f6leg a penzijgyi szflritbanmaradva- mindenki otthon dolgozna, ott vegeznemunkahelyi feladatait.A sziiksegeskommunik6ci6t telefonon vagy videofonon lehetne lebonyolitani. Kis c6gek m6r

276

TERTECHNOLOGIA

most is miikodnek ezzel a m6dszerrel, am az aligha valoszinri,hogy regi, patin6sv6llalatok ugy dtalakuljanak,hogy ne legyensziiks6giika regi, megszokottkozponti 6ptileteikre,felh6karcol6ikra.Kets6gtelenazonban,hogy hosszabbt6von a kommunik6ci6drasztikus,,olcsobboddsa" sztiksegtelennd reszia belv6rosi m6rvdnypalotttkat,ezert egyrekisebb es kisebb st6b fogja vinni a cegekkozponti vezeteset. A legnagyobbcdgeknekm6r ma is bels6 kommunik6ci6srendszertikvan. Ezek a hat6konys6gotnagybanjavitjdk. Ha a virtu6tis mamutv6llalatkoncepcio val6ban elterjed, akkor a belv6rosi ingatlan6rak drasztikus esese v inhato,hiszen senki sem akara zajos,vesz6lyes, szennyezettbelvdrosokban lakni. Ha pedig dolgozni sem kell ott, akkor mdr csak a bev6s6rl6s6s a szorakozdsszinhelye lenne a belvdros. A virtudlis mamutc6g dtlete nem teljesenlegb6l kapott. valamilyen m6don 6s mert6kben val6szinrilegcsokkentenifogja a vrlllalatoridsokdzfejdt ez a kommunikdciosm6dszer.

GLOBALISTELEFON vajon milyen lenne, ha hordozhat6 telefonunk segits6g6vela Fold b6rmely pontj6ra lehetne telefondlni?Az otleg felig mar ma is miikodik, hiszen a cellulAristelefonok rdszbenmegvalositortirkezt az 6tletet. A tov6bbl6p6s att6l v6rhat6,hogy most kezdikfell6ni azt a nehilnysz6zmesters6ges holdat, amelyeknem a korzeti-antenn6ksegits6gdvel, hanem az egi csatorndkon6t viszik az inform6ciot. igy ak6r a sarkkorr6l vagya sivatagkell6s kozep6r6l is lehet majd telefondlni,ahol a GSM telefonoknakjelenleg nincs reldrendszeriik.Nehezkeskatonai ad6vev6kkelperszemost is megoldhatoez, d,ea sok-sokkommunikdci6s miihold segitsdgdvelgyakorlatilag az egeszFold lefedhet6,6s val6szinrilegolcs6bb kommunik6ci6sm6dszerhezjutunk. Ez kdrdesesseteszi a vezet6kestelefonok j6v6j6t, ami az elmult sz6z evben megingathatatlannaklAtszott.Mindenesetreval6sziniilegkem6nydrverseny alakul ki, amib6l rem6lhet6lega fogyaszt6prohtril.

A PADLASM? AVAGYMII VIHETUNK TTORESA LABORBOL,

AZ AIDS VAKCINAJAELERHET6 LESZ R6g6ta cikkeznekarrol, hogy milyen modszerrel lehetne az AIDSet meg6llitani 6s gy6gyitani. Az utobbi evben jelent6s 6ttor6s sztiletett ezen a fronton. Az elj6r6sok kombin6cioi azonban mdg annyira dragdk' hogy a legtobb betegszdmaramegfizethetetlenek.A szak6rtokitt teh6t n{hdny 6vet t6vedtek. De elkepzelhet6,hogy 2002-re a mostanin6l jobb 6s olcsobb m6dszer 611majd a betegek rendelkez6sdre.Azt biztosan megj6solhatjuk, hogy akkor is fognak mâ&#x201A;Źg tizezrevelmeghalni ebben a betegsegben.Ami biztos, az az, hogyMagyarorszitg szitm|ra nem ez az igaziprob16ma.Sokkal tobb gondot okoznak a daganatos6s 6rrendszeribetegsegek.Ezekre semmifele 6ttorest nem j6solnak a szakert6ka koze|ov6ben.Marad a diâ&#x201A;Źta, a sok mozg6s,sok zoldseg.

szAuir6cEpes xEz1nAs-FELISMERES Ha egy6ltal6n vitatkoznak arr61,hogy a keziris digltahziihatoe, akkor nem az ak1rd6s,hogy megoldhat6c a probl6ma,hanem az' hogy van-e16igeny' Reszlegesenma is megoldott mdr ez a k6rd6s.A latin betiis ir6sokra mdr ma is vannak algoritmusok, sot az Amerikai EgyesiiltAllamokban sorozatban kaphat6 a Newton nevezetrikis k6zi sztmitog'p, ami kepes a k'zytn felismer6sere.sokkal nagyobb gondnak ttinik a iapin, a kinai es m6s, hasonlo, hieroglif{s ir6sok felismerese.K6ts6ges,hogy a dolognak lesz-e hogy ak6r egyaltal6npiacijelent6s6ge.Sokkalfontosabba beszedfelismeres, irni se kel[en. A beszedfelismer6programok megjelendse6s elterjedese viszont drasztikusv6ltozasokathoz majd a munkaeropiacon.

ZSIRROMBOL6 TABLETTA Vdrhat6, hogy a kovetkez6 evszinadelej6n a fitnessklubokl{togatottsaga csdkkenni fog, ha elterjedneka zsirlebont6tablettAk.Mdr ma is v6ny n6lktil kaphat6 egy olyan gy6gyszer,amit termotropikusnak neveziink, azaz maga' sabb h6m6rs6kletn6llebontja a zskt. A metabolikus reakcio a magasabb h6m6rs6lriettelnS,ezertgyorsabban6getjiik el a zsirokat:ezert kaptfk ezek

TERTECHNOLOGIA

a tablettaka zsiregetobecenevet.A szakertdkazonbanemldkeztetnekarra, hogy a rendszerestestmozg6sramindenkdppensziiks6glesz, hiszen izmaink, csontrendszeriink,keringdsirendszertink nem fog jawlni a tablett6k hatishra, a mozg6snaktovdbbrasem lesz alternativffa.

mr.irErrAvlnAnvirAsslL Hosszabbtdvon elkepzelhetci,hogy azok a specialist6k,sebeszek,akik egyegy ktilonlegesmrit6tre szakosodtak,k6peseklesznekezt a t6volbol is elvegezni. Ez akkor lesz 6rdekes,ha nem gyakran el6fordulo rutineli6rAsrol - pelddul vakb6lmtit6ft6l - van sz6,hanemritka, ktilonlegesbeavatkozdsrol.Nem mindig celszerii 6s olcs6 a betegetutaztatti, az orvost meg annyira sem lehet, ezert fontos lenne, hogy egyâ&#x201A;Źgy ritka eset specialist6jaa vil6g t6bb pontjdn is elvegezhesse abeavatkozast.Az amerikai hadseregkezdte kifejleszteniezeket a m6dszereket,afia gondolva,hogy a konfliktusok szinhelyerenem cdlszerii magasankepzett orvosokat es apol6kat vinni, egyszenibblenne egykibernetikus operalogepetadni minden egyescsapattesthez,6s a serilt katondkatcsak befektetnekebbe a szerkezetbe,6s a g6p triviranyitdssalelvlgeznea sziikseges beavatkoz6st. Ez azonbanma meg csakfantazmagoria. viszont az igenyvalos, esma mar gondolkodnaka megoldason.A sziiksegesmiiveletek -itrd*n .gyes r6szelemetechnikailagmegoldhat6,azonbantokeleteskep es hangmin6s6gre, valamint igen preca, j61 iranyithat6 robotokra van sztiksegahhoz, hogy az eljar6sa gyakorlatbanis hasznosithat6legyen.

KITORESA LABORBOL,AVAGYMIT VIHETUNKA PADLASRA?

M6r most is letezik olyan megoldas,koriilbeliil 200 dollaros 6ron, mely reszlegesenmozgokepet ad, teh6t nehanym{sodpercenk6ntv6ltozik a k6p. A k{sobbiek sordnazonban teljes etethiis{gri,\gazi mozgokepeketadhatn6nak ezek a szerkezetek.Kerd6s,hogyvan-eerre egyaltalansziikseg'Egyesek mint a azt vetik fel, hogy a videotelefon ketsegteleniilversenykepesebb, mostani szextelefones lerombolhatja a peep-showiizletet is. M6sok attol f6lnek, hogy a videotelefon sokkal vaskosabbtrefakat engedmeg, mint a mostani telefonrendszerek.

LAKAS ES UUNXIHELY A harmadik evezredharmadik evebenaz Amerikai EgyesiiltAlamok dolgozotnakmintegy otode varhatoan a lak6s6nvegzi munk6j6t, es telekommunikdci6valtartja a kapcsolatota kiilvilfggal.Ezaz elkepzelesm6r nagyon r6gi, de a valosagmesszenem olyan, mint ahogy azI nehhnyeve hittek' Ma .neg u dolgozok nagy rdszeaz Amerikai Egyesiilt Ailamokban is bej6r a es forgalmi nagy kornyezetszennyezest munkahelyere,esez sziiksdgszertien dug6kat okoz. Ketsegtelen,hogy a munkav6llal6k egy kis r6sze,kortilbeliil m6r ma is otthonr6i dolgozik, 6m a szociol6giaifelmerdsekazt I szdzaLeka mutattdk, hogy ez sem igaz6njo megoldas,neha-nehaazettbe kell menni a munkahelyre,es szemelyesenkell talalkozni a koll6g6kkal.Erre az embernek tdrsadalmi ig6nyevan. Magyarorszdgon,persze,meg itt sem tartunk. Ma meg elk6pzelhetetlen,hogyvalakinekak6r 4-5orinkeresztul hibarnentes telefonszolgaltat6stadjon a Matav, nem beszdlvea dolog irdrol: ma meg j6va1 olcs6bb bejarni, mint a telefonsz6mliltfizetni.

ORSZAGoKK6Z6TTI KEPTELEFoNoK Bin az AT&T ceg min 1964-benbemutatta a New York-i vildgki6lritasonaz els6 keptelefonjtfi,a kesztilekma sem terjedt el. M6r l9l4-ben sci-fi regenyekbenszerepelta technikaimegoldds,6sa TGesdvekrev6rt6k elterjedeset, 6m ekkor besziintette az AT&T a k6ptelefonkutato-fejleszt6munk6j6t, s csak 1992-revettdk elci ujra az ofletet. A kis sorozatugy6rt6s miatt ma az 6ra meglehet6senborsos, 1500 do116r.A szemdlyiszamit6g6pek,a gyors modemek 6s videokamer6k megjelen6seazonban olcs6bb6 teheti ezt a modszert,es a sz6mit6gepekegyik jo kiegeszit6jelehetne a videotelefon.

NANOTECHNOL6Gn TOMEGMENCTI.I Az igen piciny, ak6r n6h6ny atomnyi meretii alkatreszekgondolata regota . Ez va|oban foglalkoztatjaa kutatokat, kiilon6sen az anyagtechnol6gusokat jelentene iparunkban 6s miiszaki fejlod6siinkben,gonforradalmi v6ltozast dolkodasunkban.Ha igazhnuralhatn6nk a kis mdretektartomanyat, akkor olcso memoriakfrty6k terabyte mennyisegiimemorifval rendelkeznenek, gombostrifejnyisz6mit6g6pekkdsziilhetneneknagyonolcson.Mikroszkopi-

TERTECHNOLOGIA

kus m6retii robotok semlegesithetn6nek pdld6ulr6kos sejteket,vagyrozsdiit tisztithatndnak.M6r ma is kdsztilnek olyan piciny fogaskerekeknanotechnol6gia segits6gevel, melyekszabadszemmelegy6ltal6nnem 16thatok,csak egy jobb fenymikroszkoppal. Azonban kismdretii fogaskerekekrenem nagyonvan sziiksdg. olyan megolddsokatmin lirttam, ahol igen apr6 lemezkdkferemeldsevel a felrilet drdessegemegvtrltoztathat6,ami peld6ul a reprilcig6piparban erdekes lehet, de az optik6banis haszndlhat6lenne a sok millidrdnyi vdltoztathat6 d<il6sszogiiapr6 tiikok sokasaga.Hihetetlen precizit6st kell el6rni a nanotechnol6giaelterjed6s6hez.Nem v6letlen, hogy a legnagyobbcegek (mint p6ld6ul a Xerox) foglalkoznakezzel a modszerrel. 1993-bansztiLletett megaz 6ttor6s,amikor az Aizonai Egyetemegyikdi6kja egyolyan specidlis mikroszk6pot fejlesztettki, amellyel sz6natomokatlehetett egyenkenttolo gatni. Szak6rt6k szerint elkepzelhet6,hogy nem a biol6gi6ban, hanem az elektronikdbanfogj6k el6szorhaszndlniezt a lehet6seget,megpediga molekuldris szdmit6gepmem6ridhoz,amit lehet, hogy a termeszetm6r valamilyen modon haszn6l.

NAPENERGIAIZ ATIAGEMBERNEK 2004-rej6so!6k a szak6rt6kaz olcs6, h6zi napcelldk elterjedeset,amikor minden csalddi hin tetejdn egy ilyen elektromos6ram-termel6 cella adn6az 6ramot kilowattdrdnkdnt ot centes iiron. Ekkor elvileg a h6ztart6sok n6ha lekapcsol6dhatnaka kozponti elektromos hitlozatrol es olcs6bbantermelhetnek maguknak az 6ramot.Van azonban ennek a modszernekegy nagy htfirdnya: legaldbbis a mi dgoviinkdn az elektromos energiiira telen, a regnagyobb hidegben 6s sdtâ&#x201A;Źtsegbenyan a legnagyobbsztiksdg, 6ppen ezert ndlunk nem igazin virhato 2004-reennek a m6dszernekaz elterjedese.

Aluxo6nn nUx6D6 URALLoMAS Nem nagyon 6rtem, hogy mi6rt 2004-re teszik a szak6rt6k az rir6llom6s beindulisdt,hiszenkisebbnagyobbdoccen6kkela Mir iir6llom6s mar r6g6ta miikddik - igaz, hogy kicsiben.K6tsdgtelen,hogy egyjoval nagyobb,kozos

KITORESA LABORBOL.AVAGYMrTVIHTTUNTR PADLASRA?

241

orosz-amerikai iir6llom6s meg6pitesettervezik, ami nagys6grenddeltobb kutatot 6s kutat6si programot tudna befogadni.Ez azonbartnem jelent se minos6gi dttorest,sem igazdn nagy,jelent6s ugr6st,ugyhogya 2004es 6vet nem biztos, hogy ett6l az esem6nyt6lfogiuk az en'iekezetiinkbev6sni.

HOLOGRAFIKUSDIAGN6ZIS Mai m6dszereinkkelketdimenziosk6petkaphatunkbizonyosszerveink6llapot6r6l. Elvileg azonbansok-sokketdimenzi6skdpet egymdslole helyezve a maga teljes h6romdimenzi6s val6s6g6banki lehetne raizolni szerveink kepdt, meghozza az ujabb modszereksegitseg6velnemcsak a csontokdt, hanem a l6gy szervek6tis. A sz6mitogepestomogr6fia (CT) 6s a m6gneses rezonancia (MRI) m6dszere m6r most is lehet6ve teszi a kdtdimenzi6s kepalkotast.Nincs elvi akadiiya annak,hogy valakir6l egy teljes hdromdimenzi6s kepet epitsink fel igy, es ezj6val tobb inform6ci6t adhatna 611apottnol az orvosoknak. A szkeptikusszakert6k erre ugy v6laszolnak,hogy a mostani, olcs6bb eljir6sok is m6r megfelelomennyis6griinformdci6t adnaka kezel6orvosoknak, nincs sztiks6gnagys6grenddeldrdg6bbdiagnosztikaim6dszerekre,ami a mostani kezelesiilrakatm6r csillag6szatim6rt6kbenmegemeln6'Kutat6si, oktat6si celokra azonbanelkepzelhet6,hogy m6giscsakel fog terjedni ez a m6dszer, es ha olcsobb6v6tk a kesobbieksor6n, akkor a kutat6ssalfoglalkoz6 klinik6k biztosan haszn6ln6k.

GENETIKUSANMANIPULALTELELMISZEREK Mdr ma is v6s6rolhato genetikusanmanipulilt szoja,buza, kukorica 6s paradicsom,nem kiz6rt, hogy a modszertov6bb terjed.Az elSnyeaz,hogy jobban eltarthat6 biologiai termekekkeriilhetndnek jobb termelekenys6gu, a piacra. En szem6lyesenazt rem6lem, hogy nem fognak elterjedni ezek a modszerek.Az a tapasztalatugyanis,hogy a mostani hibridek is egyre kev6sb6 ehet6k,egyrekevesb6van termeszetesiztik. M6r 6vek6ta nem ettem epedz(i epret, 6s a genetikailagkezelt paradicsomzamataszemelyestapasztalatom

282

TERTECHNOLOGIA

szerint alig hasonlit az igazi paradicsom6ra.Er6sen k6tseges,hogy az igy keletkezettterm6kektartalmazni fogj6k-eaz osszessztiks6gesmikroelemet. Tartok t6le, hogy nem. MindenesetreMagyarorszagonaz leszmajd azigazi 6ttcires,ha senkineksem kell d6gkutakbol ennie.

A SzAuiT6cEp MEGvERIA sAKKMEsTERT Nagyotmosolyogtam,amikora fenti cimet olvastam,hiszenezmar l99l-ben megtortent, nyolc ewel a megj6solt ido elott. Erdekes,hogy legkordbbra l999cttette ezt az elso szakerto,egy m6sik 2000-re,de voltak, akik 2010-re id6zitettek ezt a nagy esemenyt.Mindenesetre 2005-t6l az 6vtol kezdve elvilegelkepzelhet6,hogy egykozepestehetsegrisakkoz6b6rmelyik partne- innen rdt megveri,ha tigyesenpuskdzikegy nagy szirmitogdpsegitsegevel kezdvea sakkiizlet tovdbbm6r nem erdekes.

UNIVERZALISDONOR Ma ndlunk is ezrek halnak meg eventep6ld6ul sziv-6s 6rrendszeribetegsegekben,akiken tal6n lehetne segiteni,ha megfelel6szervdttiltetesseleg6szsegesszivvagym6j 6llna rendelkez6sre. Embereksokas6gahal megavildgon az{rt,merta szerv6tiiltet6sre vagynincs elegend6pâ&#x201A;Źnz,vagynincsmegfelel6 min6sdgridtiiltetend6 szerv.Ezen elvileg lehetne segiteni,ha n6h6ny 6llat szerveit 6t lehetne tiltetni emberekbe.Mar ma is rutinszeriien 6tiiltetik emberekbep61d6ula diszn6 szivbillentyiijet. Mds szerveknel azonban a szervezetimmunreakci6jamiatt erre nincs lehet6seg.Ma az emberiimmunreakci6katolyan m6rtdkbenel kell nyomni, ami mellett m6r egy megfinils, egykisebbvirusfert6z6sis halaloslehet. Eppen ezdrtlenne fontos eserdekes kitenyeszteniolyan genetikailagkezelt 6llatokat, melyek az emberi antigenekkel rendelkeznek.Tdbb szak6rt6szerint koriilbeliil tiz 6venbeliil olyan 6llatok, els6sorbansert6seklesznek erre alkalmasak,melyek a sztiks6ges genetikaiv6ltozason6tmemek. Ugy tiinik, hogy nagy elvi akadalyaennek nincs, 6m ann6l tobb morAts k6rddstvet fel. M6s szakertokazt mondj6k, hogy ezek a mtitetek annyira drilgitk 6s olyan kevesentudj6k megcsin6lni,hogy a tovdbbiakbanis csak

A PADLASRA? AVAGYMrI VIHETUNK KITORESA LABORBOL,

n6h6ny orszitgnehany gazdag6llampolg6raengedhetimeg majd mag6nak. Ma a donorprobldmdtsokszor ugy kertilik ki, hogy a harmadik vil6gban e16 szerveiket,melyeketfellegdlisan emberekt6lv6s6rolj6kmeg mdg egdszseges vagy illeg6lisan kicsempesznekaz adott orszdgbol.A kereslettehat ma is megvan, itm ezeka vitathato etik6ju elj6r6sokbiztos nem jelentenek szeles korf 6s hosszut6vu megold6st.Marad teh6t ebbenaz esetbenis a genetikai kezel6s.

TAKARiT6 NOEOT A robotika es a szoftvertechnikafejlod6seszerint a legut6latosabbh6zimunk6kat koriilbeltil tiz even beliiLlelvegeztethetjiikviszonylagintelligens roboa egyik a ftlmektokkal. Kdtfajta tttnyzat letezik most a tervezoasztalokon: h6ztart6sirobotok b6l jol ismert, emberszabSsfvagykev6sbeemberszabdsu vonulata, a mdsik a kisebb, csot6nyszerii,rovarszerii, apro robotok ezrei, a porszemeket, melyek bejdrn6ka lak6s legkisebbzug6tis 6s osszeszednek morzs6kat. Termeszetesenezekneka tisztito robotoknak sokkal fejlettebb helyzetfelismeresi,navigaci6ses kommunik6cioskdpessegiiknekkell lennitik, hogy az emberekhaszn6lni is tudjdk oket. Mindenesetrenem lenne j6 erzesehomlott minirobotok r6ngat6zotetemein ghzolnia szob6ban.

SZUPERELOSZTAS PROGRAM, AnU n A7ZAX, Manaps6g6ltalabanlopni szoktdka szoftvereket,de elkepzelhetoegy m6sik elj6r6sis: az, hogy magtfi a szoftvertingyen megkapjuk,de csak akkor lehet hasznalni a szhmitogepben,ha egy-egyhaszniiatert fizetiink. Valahogy ugy kepzelik el ezI a rendszert, mint ahogymost fizettink a viz6rt, az inam9rt fizetni, hanem vagya telefonaldsert.Nem egyszerkell tehat a megvds6rl6sert alkalmankent.Ez6rt viszont mindig a legjobb, a legutols6verziot haszn6lhatn6nk. Ez a k6rd6sakkor lesz majd fontos es eget6,amikor m6r tenyleg nem lehet robottechnikanelkil elni, es peld6ul a vacsor6n6la marinirozott halszeletekethtntartisi robot k6sziti, melynek programjdt nem kell megvenni, hanem csak egyszeri haszn6lat66rtkellene fizetni. Persze, a megv6s6rolhatoszoftveris versenybenfog maradni, 6m val6szintilegmindenki

TERTECHNOLOGIA

szivesebbenfizet egy kisebb osszeget egy program hasznilalilert, mintha p6lddulegyszerrekelleneelore megvennik6t6vielektromosenergia-sziiksdglettinket. Van olyan elkdpzelesis, hogy az ezredforduloraa tulkin6lat miatt egyszertien cisszeomlanak a szoftver6rak,legal6bbisa leggyakrabbanhaszn6ltprogramok eseteben,mint peld6ula konyvel6vagyadatkezeloprogramok.Ebben az esetbenviszont m6r elkepzelhet6,hogy n6h6nyforint6rt hozzdjuthatunk a program alkalmankentifelhaszn6litsithoz.

HATE KoNYKoPAszoDAscArIAs Ugy tiinik, a szakertokminden piack6pesotletre f,rgyelnek.Ketsegteleniil nagytizlet van a kopaszsdgelleni szerekben.A probl6ma csakaz, hogy szitz â&#x201A;Źvefolyton allttjak, hogy a dolog nyitjdra rdjottek, m6gis egyretobb es tobb a kopasz f6rfr. Az orvosok szerint, ha sikenilne ezt a dolgot megoldani, akkor kis m6dosit6ssalhifinyzo fogainkat is ki tudn6nk noveszteni.Ez, persze,a legjobbanjovedelmezoorvosi gyakorlatottenne t6nkre. (Magyarorszdgonpâ&#x201A;Źld6ul Sopronl6tv6nyoselszeg6nyeddsdt okozhatn6.)A dolognak megint csak a g6nmanipulaciolenne a nyitja, ami elvileg nem tiinik lehetetlennek, 6m a gyakorlati megold6smeg nagyonmesszevan. Itt egyikgenetikus6sbiol6gussemjelezte,hogy elvileglehetetlena dolog, 6m 2003 6s 2010 kozott szornak a szak6rt6kterminusai.

MONOL6GA CSAPNAK Az ,,okos"lakfs gondolala az elektronik6val egyidos. Gyakorlatilagarr6l van sz6, hogy az osszeskapcsolot, csapot â&#x201A;Źs ablakzinat elektroniushangfelismer6rendszerekir6nyitan6k. Eleg lenne csak azt mondani a csapnak, hogy kevdslangyos vizet kerek es szdrit6st, vary azt mondani, hogy friss leveg6tkerek,vagy hritest6s fiitest. Technikai akadiiyamar nincs is ennek, de valahogy m6g mindig ragaszkodunka villanykapcsol6hoz.Nem l6tok kiiiondsebb fanttniifi az elektronikus ablaknyit6sban. Az inhoz kepest a szolgdltat6sert6ke itt meglehet6senalacsony,ugyhogy k6tes,hogy n6lunk egy gener6cionbeltil elterjedneez a lehetoseg.

n PADLASRA? KITORESA LABoRBOL,AVAGYMtTVIHTTUruT

2||!\

UvecszALnnNDENorrHoNBA Ma meg rez-vagy koaxdlis k6belenkeresztiil er elhozzink az informltciti, 6m ennek tomege novekedni fog mindenkdppen.Akdr a telefonra, akitr it szamit6gdpeshalozatravagy a digit6lis,jo min6segtit6vekâ&#x201A;Źperny6regondo' lunk, minden val6sziniis6gszerint a mostani kdbeleknem lesznekkepesck sem mennyisdgben,sem min6segbenkielegiteni ezeketaz ig6nyeket.Vitit van azonbanarrol, hogy 6rdemes-elecser6lnia mai rendszereket,s ha igcn, akkor meddig, csak az egyesteleptilesekkozpontjfig, vagy a lak6sokig. liz jar, s nem zirhato ki, hogy az 6gi csatorndktttt jelent6s beruh6zdsigennyel jut elhozzink, ami feleslegesse teszi az optikiti kereszttil annyi inform6cio kdbeleket.

OKOSSZoVETEK Az fgynevezettokos szovetek,melyekautomatikusanv6ltoznaka kornyezel hatdsara, sokf6le alakot es tulajdonsigot feldltenek. Elk6pzelhet6k olyan peldAul okos szovetek,melyek reag6lnak kiilonboz6 szennyezoddsekre, p6ld6ul porra, a szdnmonoesetlegkulonboz6 m6rgekre, virdg- vagy utcai xidra. De elkepzelhet6 olyan szovet is, mely elektronikus alkatreszeket tafiaLmaz,peld6ulpiciny be6pitettmikrofont vagy kondenz6toroshangszd r6t, esetlegminiatrir billentyiizetet, azert,hogy ha valakinekhalaszthatatlan sz6mit6si gerjedelmelenne, akkor p6ld6ul a zakojaalkarjdn elvegezhesse. Aligha hiszem,hogy ennek b6rmi gyakorlatilehet6segelenne, csak nehany tulbuzg6 informatikus gondolkodhatigy. Tobb drtelmevan az olyan szoveteknek, melyekreagdlnakpelddul a sportol6k h6mersekleterevagy a kijlsii h6m6rsekletekre.Peldaul nagyon er6s szel eset6n szorosabbrahuzzhk a szdlakat,6s igy jobb h6szigetelestadnak, magash6mdrs6klet6s paratartalom eset6nviszont felpuhulnak, hogy jobb szell6z6stbiztositsanak. A szak6rt6k szerint valosziniileg a sportolok a legigenyesebbekilyen tekintetben, hiszen sz6mukra alapvetoenfontos lehet a ruhdzatuk viselkedese,mert ez a terhelhet6s6giiketnagybanbefolydsolja.A h6mersekleterze keny szovetekbolk6sziilt ruh6kban,persze,egy teUes6vetis lehuzhatnhnk, hiszen vgyanaza szovetalkalmaslehetnet6li 6s nydri viseletreis. De a divat term6szetemiatt val6sziniitlen, hogy valaki tdlikab6tbanmegy el nyaralni.

il #

286

TERTECHNOLOGIA

Olyan mestersdges szovetekelkdpzelhetok,melyektartosabbak,mint ajelenleg elterjedt er6s farmeranyagokvagy borok, de ezt ink6bb csak motorkerekp6r-versenyz6knek vagymas durva, kemenysportot iizoknek lehet erdekes,a hdtkoznapi6letbennem. En azI tartanamhelyesnek6s piackepesnek, ha a termeszetesb6r tulajdonsdgait lehetne ut6nozni. igy nem kellene krokodilok, citpirkvagy ak6r bdr6nyok es borjuk ezreit lem6szdrolniahhoz, hogy olyan cip6khoz jussunk,amibe nem rohad bele az ember ldba. A folyad6kkrist6lyokhaszndlat6valpeldaul elterjedhetneneka viiltozo mintdju, kameleonszeniszovetek,6m kerdeses,hogy a drdga iral a piac elismernec,lennec igenyilyen ruhakra. A szakertoknagy tdbbsegeugy veli, hogy elsrisorbana termdszetesanyagoknakvan jovoje, a szintetikus,okos anyagoktov6bbrais a piacnakegykis, korldtozottreszdtfogj6k megh6ditani.

KTORTS A LABORBOL,AVAGY MII VIHETUNKA PADLASM?

247

cikkeket, csempet,etkeszletet es televizi6t lehet szdmitogepeshitlozaton keresztiilis vas6rolni,6lelrniszert,ruhanemiit ahgha.Az elektronikus taw6s6rl6sazonbanmers6kelheti,megAllithatjaa kiilv6rosi bevds6rl6kozpontok terjedeset,es igy egy icipicit a konzervativiranyba hatva segiti a belvflrosi 6t. Az elorejelzesekszerint az Amerikai Egyesiilt A[abutikok megmaradas mokban kolilbeliil 2000 kornyekenaz online h6lozatokonmintegy hdtmilliard doll{rnyi vfsarlas tortenhet. Ez a hetmilliArd do116razonbannem sok, amikor kiskereskedelemrolvan sz6. (Az USA-ban most a kiskereskedesevi forgalma ottrillio dollar.) A katalogusokonkeresztriltort6no eladasok 6vi erteke 53 millidrd doll6r, azaz sokszorosaannak, amit ma a htiozatok segits6gdveleladnak.

KENDEREAZISUUZCMAIYAG ONLINE BOLTHAI.6ZNTOT Az Amerikai Egyesilt Alamokban hatalmas druhdzlancok etegitik ki a kiskereskedelmiforgalomjelentcisresz6t.Ilyen p6ld6ul a Sears6ruhtvl6nc, amelynektagiai minden naglv6rosbanmegtal6lhatok.Ahiiozaton keresztiil tortencivfsarl6s azonbanmegkerdojelezia kiilv6rosokbatelepitett bev6s6rlocentrumokl6gjogosults6g6t, melyekn6lunk most kezdenekelterjedni.Elvileg elkepzelheto,hogy valaki otthon a keperny6 elott iilve kivdlasszaa szhmira legmegfelel6bbmin6segii, mintdjri, anyagri ruhdkat vagy m6s fogyasztdsicikkeket es elektronikusuton frzessen6rttik, majd postankapja meg.Ez az 6tlet a katal6gus6rthhzak6s az elektronikuslehetrisegekosszekapcsol6s6b61ad6dik, technikailag semmi akad6lya sincs m6r ma sem. Sokkal nagyobb azonbana v6sdrl6i szokasoktehetetlens6ge:az emberek szeretnekbevds6rlokozpontokbamenni, megfogni az dnfi, nezegetni,pro b6lgatni,kozben mozizri. Van egy t6rsadalmi ritu6leja a v6sdrl6snak.Nem biztos, hogy ez az emberi tdnyezomiatt konnyenmegv6ltoztathato.K6rd6ses,hogy a szirmitog6phasznalatanagybancsokkentend-eaz ixakat.K6rd6ses,hogy a reklam6ci6k sz6man6nec, hiszen a szttmitogepenmegtekintett 6ru nem biztos, hogy ugyanugyfog festeni a val6sdgbanis. Ketsdgtelen,hogy vfsdrl6si szokdsainka mobitzitcio, az autozdsterjedes6veldrasztikusanmegvdltoznak6s a belvdrosb6l6ttelepiitnek az olcs6bb berii, nagyobb, kiils6 raktfirilruhitzakba,bevds6rlocentrumokba.Mig ipar-

N6h6nyanismerik,hogy a kendertnemcsakzs6k,durva szovetekk6szitesere vagy vadkenderformdj6ban kabitoszerel6allitasarahaszn6lhatjuk,hanem ipari alkoholt is elo lehet 6llitani belo: fermentaci6sfolyamatok segitsdgevel le. Ennek a lehetosegemegnyitja azrttal az olcs6 szintetikusalkohol elo6llit6s6hoz, ami aut6k hajtoanyagalehet. A kender meglehet6senigenytelen noveny, 6s olcson termelhet6 rossz min6segii talajokon is' Gepesithet6 a termesztese,igy nagymennyisegben6llithato el6. Kerdes,hogy az olajarak, a napauto yagyaz uj technol6giSknem veszike el a talajt a kenderbazisu, szintetikus,alkoholosiizemanyagokelol.

uRTUALIS VAL6SAC - NAPSZEMiIVEGEN R6g6ta haszndljukmin a virtuflis valos{g kifejezdstmindenfele szimulatorok eseten.Haj6kapitanyokat,pilot6kat, harckocsizokat,de aut6vezetoket is k6peznekugynevezettvirtu6lis rendszereksegitsegevel,ahol az eletben el6fordul6 veszelyeseseteketszimul6ljdk.Mindeddig az aLkaknaz6stneheMa iitalilban fejre szerelheto, zitette a kivetito kesziildkek nehezkessege. nagy tomegti szerkezetekethaszn{lnak.Tobbek kozott maryar fejleszt6sis irfnyul olyan kis tomegti, konnyii, szemiivegreszerelhetoszerkezetekeloalmozgdst engednekmeg, s nem akalit6s6ra, melyek sokkal termeszetesebb

AVAGYMtTVIHEIUNKA PADLASM? rcTORESA LABORBOL,

TERTECHNOLOGIA

ditlyozzitk,hogy belekepzeljrikmagunkata vfutu6lisva16s6gba. Szdmosgy6rt6si eljardsndl,oktatdsi, tanul6si folyamatnrll 6s a sz6rakoztat6iparban is felhaszndlhatolenne ilyen szemiiveg.A technoloeiaja elvileg m6r ma is kidolgozott. Elcinye a t6vek6perny6h6zkepestaz, hogy alifioszog sokkal nagyobb,ezertkdzelebb6ll a val6s6ghoz,mint a k6perny6.Kerd6ses,hogy szinbenes a kepfelbontdsmin6seg6benfel tudjac majd venni a versenyra mar terjed6benlev6 nagyfelbontdsudigitdlistelevizi6val,ami a mozi komoly versenyt6rsalehet a jo kdpmin6segmiatt. Laborat6riumi szintenm6r k6szrilnek a h6romdimenziosteleviziokis, tobb evefoglalkoznakmar ilyen fejlesztessel.Elkdpzeihet6, hogy 5-10 6v mulva ujabb fordulat kovetkezikbe a tev6iparban,mert a hdromdimenzios telewzi6gydrt6smegint csakjelentos hardvervdltozastigdnyelne,ujabb tevâ&#x201A;Źgeneraciokat kellenJ kifejlesztenies a regieketlecser6lni.Ma mdg neh6z lenne megitdlni,hogy a hdromdimenzi6s t6ve vagy a videoszemiiveglesz a nyerb, mindenesetremindkett6nek j6 eselyeivannak.

GY6GYSZERNEHEZFIUKNAK A 8Gas6vekv6gdn6s a 90cs evekelejenaz ejszakaiklubokbanugynevezett agytapszerekjelentek meg, melyek eredeti feladataaz volt, hogy az ,,agylo vesen" 6tment pdciensekagymtikodesetvalahogyanfeliavitsdii, azaz afia hasznilltitkoket,hogy a mdsnapossdgot elmulassz6k,a lassanforgokerekeket fjra beinditsdk.Regprobdlkoznakolyan szerekkel,melyek az agymiikod6s6t fokozottanserkentik,de nemcsakrovidt6von,mint p6ld6ut a rcirein, hanem tart6san is. Fontos, hogy az olyan idtilt betegs6geket, mint a parkinson-k6r es a mem6riazavarok,valahogyangyogyitanilehessen,es a karosod6sifolyamatot meg lehessenforditani. Koriilbeliil 2010-rev6rjak a szak6rt6kennek a folyamatnaka bedres6t.86r Parkinson-k6r-ellenes gy6gyszereketm6r ma is lehet viis6rolni, ezek hat6konys6gaer6senmegk6rd6jelezhet6:csak 6ruk van, hat6suknincs. Az iti sy6wszerekviszont a klinikai pr6b6kon sikeresnekbizonyulnak,s a szok6sosenged6lyeztetesieljdrasok ut6n valosziniileg 2010 kornyekere terjednek el. Termeszetesenma is vannak a fiatalabb gener6ci6 szlmira olyan gy6gyszerek(azamfetaminok),melyekideiglenesenmegemelikaz Ie 6rt6k6t,esez6rtvizsgikon,tesztekenjobberedmenyeket 6rnekel, akik szedik.

tr 't

249

6m megk6rdojelezheto,hogy a tesztek 6s a vizsg6k mennyire tiJrktozk az intelligencia 6ltal6nosabb 6rtelemben vett javit6sdt. K6rd6s, hogy ezen gyogyszerekpeld6ul a kreativit6st vagy a zenei tehets6getes m6s mentilis mennyire tudj6k javitani. k6pessegeinket Ezek a szerekvagy gy6gyszerekvalobanfontos virltozitsthozhatn6nak ha p6lddul a politikusok rendszeresenszedn6k 6ket. F6lek Yiszont att6l, hogy kizdr6lag az alvil6gi, elhiilyiilt nehdzfiuk fogidk szedni, s ezzel csak ujabb trilkkoket eszelnekV.taz ifilagpolgarkizsebeles6re.

SEBESZETIIUII KROROBOT Amennyiben valakinek az artâ&#x201A;Źriitit tul sok zstrlerakoditsziqa el, s ezdrt el, igen j6 lenne egy keringesi zavaraivannak, allando infarktusveszelyben kis csotisztit6 robot, mely megszabaditan6a feleslegeslerakoddsokt6l'Ugyanolyan hasznoslenne a kis szerkezet,ha valakinek daganatosbetegs6geseten a daganatterjed6seegy fontos ideget vagy eret nyom el, 6s igy ldnyeges 6letfunkciokatvesz|lyeztet.A nanotechnologia6s a robotika kombin6ci6jdb61elvilegsziilethetolyan robot, amelykepesarra,hogylegaldbbisa nagyobb ereket ugyanugyvegigj6rja 6s vdgigtisztitsa,mint a technikdbanegydbkent ismert cs6gor6ny.Val6sziniilegel6szora bdlrendszerkarbantartds6ralehetne ezeketa mikrorobotokat haszn6lni,azigazi c6l azonbana ver- es nyirokrendszerjavitdsalenne. Technikailagigazi remdnyiink lehet arra, hogy ez nem csakte6ria marad, 6m kerddses,hogy hogyan oldhato meg egyâ&#x201A;Źgy ilyen minirobot folyamatos hiszentobb szinmlteres j6r6rutat kellenemegtennie.Kiilon energiaell6t6sa, gond az, hogy j6val kisebbnek kellenelennie, mint az art6ri6knak, hiszen nem zinhatja le a v6rdram utjdt. Kii1s6elektrom6gnesest6r viszont hasznalhato lehetne energiaforrask6nt.A mikrorobotika mai eredm6nyeiis remenyt adnak arra, hogy ez afeladat 2010 korny6keremegoldhatolenne. K6rd6s azonban,hogy addigra az esetlegesr6kgyogyszerekvagya lerak6dott zsiroaz ilyen kat k6miai uton elt6volito eljar{sok nem teszik-eelevefeleslegess6 miniatiir robotok fejlesztesdt.

290

TERTECHNOLOGIA

CD HELYETTMIKROCHIP Ugy trinik, hogy a szakert6k2010 kornydkeresok-sokviitozirstigernek, de szamomraez inkabb csak a j6sl6sok bizonltalanslryifi jelzi. Kets6gtelen, hogy a mai egyeduralkod6cD szinte teljesenkiszoritotta a hagyomanyos feketelemezeket,es nagyoner6senszoritja az analogaudiokazett6katis. A cD ujabb viitozatai 2010 kornyekdrea mai cD-t is kiszoritj6k, 6m kâ&#x201A;Źt rij versenl'tdrsis megjelentm6r a lathatinon. Az egyikmaga ahirlozat,dsnem kizdrt, hogy digit6tis formdban lehivhato lesz bdrmely zene, s6t film is a k6s6bbiekben.Ez term6szetesen nemcsakkepi es hanginform6ci6kraerv6nyes,hanem b6rmilyen informdciokat el lehet igy erni. Egyesekmeg remenykedneka digitdlis audiokazettAkujb6li felt6madas6banis, azonbanugy trinik, hogy itt mdr veglegesenelment a vonat - a fejloddsnekezt a stadiumdt ki fogiuk hagyni. valoszimibb, hogy a mozgo alkatreszn6lkti1ichipekjo esdllyelpiiyinnakak6r a hi-fr hangminbsegrizene rogzitds6reis. igy meg kisebblejdtsz6egysegeket lehet majd?piteni, esj6val kisebblesz ezekneka hordozhat6 szerkezeteknekaz energiaigenyeis. Ami biztos, az abizonyralans6g,azaz nawon val6szinii, trogy ujaut generdcio vdltdstort6nik az inform6ciohordoz6kter6n a 200Gesevekels6etizeddben.

MEGBOLYGATOTTI NFORMACI6STRUKTU RA Regotamondogatj6k,hogy digitdlis konyveketkellenekdsziteni.Ilyen k6nyv val6jdban mir lltezlk is, s6t egyesenciklopedidkdigit6lis formaban, cDRoMon ma is hozzitferhet6k, s a konyvt6rakban megtaldlhat6k. Nagyon val6szinri,hogy az igen dr6ga6s nagy tdrfogatuenciktofediak, kclnyvsorozatok, melyek r6addsul gyakran viitozo inform6ci6kat tartalmaznui. co-r" keriilnek, es kis hordozhato szilmitogdpenolvashatoklesznek.Ennek elvi, technikai akadtiya m6r ma sincs,kizar6lag a fogyasztoiszok6sokjelentik a nagyobbelterjed6sakad6ly6t.K6ts6gtelen,hogy a mai sz6mit6g6fekmin6 segilegmeg messzenem nyujtjdk art az elmenyt,amit egy ujsAgvagy konyv kezbevdteleadhat, nem beszelvearr6l, hogy a keresdssokkafgyorsabb,a konlv j6val 6ttekinthet6bb es sokkal konnyebbenkezelhet6. Hi-a kezi szhmit6g6pekm6retetovdbbcsokken,6sa k6perny<ikmin6s6gejelent6senjawl, elk6pzelhet6,hogy a konyvek6sfoly6iratok szeplassandrgftallziilhatovavalnak.

KITORESA IABORBOL,AVAGYMTTMHFIUNKA PADLASRA?

291

Olyan el6nyoket ksnii ez, amit a konyv nem nyujthat. P61d6ulhangos inform6ci6k vagy mozgok6pi informdciok jutnak el hozzank, az ujs6gok zenei rovat6ban zenetlehetne hallgatni, ds termeszetesenmozg6kdpeketis meg lehetne ndzni a filmrovatban. Ilyen CD-ROM ujs6gok mar ma is ldteznek, de meg mindig asztalnii tilve, nagymeretti sz6mit6gdphezkdtve lehet csak megnezni oket, viszonylag rossz minosegii keperny6n, merev testtart6sban.Strandon hanyatt fekve m6g nem lehet ugy informackiokat elerni, mint konyvet vagy ujs6got olvasva.A nagyobbteljesitm6nyii akkumulatorok, esetleguj energiaforr6sokviszont megadhatj6ka kegyelemdof6st a papirnak, s egy6ltal6nnem lehet ktzdrn| hogy lG20 evenbeliil a papii, mint informaciohordoz6, sz6p lassaneltiinik. Ez azzalj6r, hogy kevesebb paptrgydr' erd6t kell elpusztitani,s az egyebkenteleggekornyezetszennyezo jelent6sen lesznek a olcsobbak vdgso soron valamint zsugorodhat, tds is az osszkoltseg (Ma kortilbeliil koltsege konyv nyomat6si egy-egy konyvek. felet teszi ki, a misik fele pedig a forgalmazitsbol6s raktdroz6sb6ladodik' A szerz,Sijogdijezekhezkepestelenydszoszokott lenni.) Ezt az inform6ci6eloszt6sistrukturdtval6sziniilegfel fogjaboritani a nagy inform6ci6siinisegriCD-ROM vagy m6s memoriahordoz6megjelendse,6s egy konyvmeretti kesziilekben,mely lehet, hogy nem billentyiivel, hanem hangfelismeresselmtikodik, egy k6nnyen Iapozhato, konyvhoz hasonl6an digitdlis centzavalfrk61hat6, jegyzetelhet6dologhozjutunk, ami 6rz6seben m6r megkozelitia konyvetvagyfolyoiratot. Ez azi4sitg, arddio 6s t6v6 kozti ma m6g 61eshatarvonalakatis el fogjamosni, 6segyfajtagenenlszoszm6di6t jelent majd. Valodi ldnyegesv|llozitst fog ez hozni eletiinkben,6s milden okunk megvan16,hogy ezt avirltozdst elore prognosztiz6ljuk.

REPULESI ToMEGEK SZUPERSZONIKUS

szAuAna

Ma New York 6s London kdzott kortilbeliil het6r6s reptil6ut vdr r6nk, de Toki6ba m6r csak tiz ora lehet eljutni a szok6sossug6rhajt6srirepiilogdpeken. A szuperszonikusrepiil6s ezt kortilbeliil a felerecsokkenti.Kereskedelmi forgalombanm6r ma is lehet - igaz,m6regdr6g6n- jegyetvenni szuperszonikus repiil6sre. Itt azonban mdg az utasok nagyobbpoggydsz6tsem lehet feltenni a g6pre, a mintegy szitz utas csak minim6lis kezipoggydszt

TERTECHNOLOGIA

vihet mag6val.A mai concorde koriilbeliil huszevestechnol6gidn alapul. Nehdny szakerto ugy latja, hogy 2014 kornyek6re,m6sok szerint inkdbb 2020 uttn el6rhet6 lesz az olcs6bb szuperszonikusrepiiles. Ez is tipikus plldiia annak az esetnek,amikor a technika m6r letezlk, keresletis van, de nem akkora,ami a tomegeselterjeddstlehet6vetenn6. v6lem6nyem szerint nem lesz jovoje a mostani technol6gidn alapul6 szuperszonikusrepiilesnek,hiszen az a nlhiny ora, amit meg lehet takaritani a reptildsiid6ben, majdnemtizszeresdrkiilonbs6getjelentene.A repiilâ&#x201A;Źs idcltartamft sokkaljelent6sebbencsokkentene,ha gyorsabbanlehetneel6rni a repiil6teret, 6s ott gyorsabbanlehetne be- 6s kiszdllni a gepb6l. Ezert valoszinfbb, hogy a nagyobbutaskapacitdsureptil6g6pekfognak elterjedni, es tovabb automatizalhatjtk a repterekenaz utasok azonositdsdtes a v6mkezeldst.A vizummentesseges az ezzelj6ro gyorsabbbe- es kisz6ll6stobb6r6s v6rakoz6st takarithat meg, ami megfelel a szuperszonikusrepiil6k id6nyeres6genek. A szuperszonikuspolg6ri repriles,amely a strat6giaibomb6z6k techno l6ei6j6b61n6tt ki, val6jdbannem 6letk6pes.R6szbenaz6rt, mert rendkivtil zajos,r6szbenazâ&#x201A;Źrt, mert igen alacsonyenergiahatekonys6ggal szitllttjaaz utasokat.val6szinri, hogy az informatika fejl6d6setovdbb csokkentia sziiks6gestizleti utaz6sok szhmttt,6s igy a jov<ibenmindink6bb a turizmus kedv66rtfognak .utazni.Ez a szektor azonbannem fizeti meg a jelentcisen magasabbjegyirakat, ezert magfnvelem6nyemszerint a szuperszonikus reptileseletk6ptelenmarad.

AZ ONLINEHIRDETESEKEINE TdNESC Amikor szdrnytilkodtink a hirdetdsek l6tt6n, nem gondolunk arra, hogy val6j6bantobb eszkozt,pelddul a kereskedelmit6v6ket 6s az rijs6goknagy reszet a hirdetesek tartjitk el, ezekjuttatjak el a felhaszniiothoz, az olvas6khoz,a nez6k'hoz.A hirkozlesbenbekdvetkez,bvitltozirsokteh6t term6szetesen6rinteni fogjek a hirk6zl6sipiacot is, s ez meghat6roz6lehet sz6munkra, gondolkoddsunkra.Abban az esetbenugyanis,ha kital6ljuk, hogyhogyan lehet digitdlisan automatikusanatugrani a hirdetdseket,onnant6l kezdve jelent6sen megdrrlgulhat az inform6ci6, hiszen a hirdet6k nem fizetnek annak a mediumnak, amely nem juttatja er az izeneteket a fogyaszt6khoz.

A PADLASM? AVAGYMITVIHETUNK xTOnES A LABORBOL,

Eleketronikusanma is koriilbeliil6vi 37 milli6 do116r6rtekbenhirdetnek az interneten, azonbancsak az Amerikai EgyesiiltAflamokban 12 m]lhtnd do116rtkoltenek tdvehirdetesekre.Ha a tdve es a sz6mit6g6peggyeolvad, akkor digit{lisan lehet el66llitani a hirdeteseket,ami reszbenperszeolcs6bb6 erdekesebbekvagy is teszi oket, de nem jelenti azt, hogy szellemesebbek, normdlisabbaklesznek.Re6lisv6ltoz6sttehdt nem vdrhatunkel ezena t6ren, minden bizonnyal csak a kozeg fog v61tozni,a tartalom, a ,,manir" nem'

AOUAKUITuNAVAL JUTUNK A HALHOZ Magyarorszagonugyan nem sok halat fogyasztunk,viszont a vil6g t6bbi orsiigiban ez fontos taplAlekforr6s.Eljutottunk arra a pontra, amikor tovabb a tengerekm6r nem tudnak ingyenesb6segesenontani kincseikb6l' N{hAny esetbenbizonyoshalakat - tflbbek kozott a ciryikbizonyos vdlfajait is - a kihalas veszelyefenyegeti.Ketsegtelen,hogy a legnagyobbragadoz6 az ember,es eppen ezert,ha elni akar,gondoskodniakell a tovabbi elelemforr6srol. Nemcsak halastavak,hanem tengerihalastengerektelepitdseis folyamatetetik a halakat' hiszen nem terem ban van. Ezekena helyekenmestersegesen annyi vizinov6nyvagyapr6 halacska,amithplitl|kkdnt eleglenne. A kereslet mint pelnem lanyhul a tengeri hus irant, hiszenaz sokkal egeszsegesebb, tap kiz6rolag d6ul a marhahrises tal6n iobb iz6 is, mint a ma mar szinte tartott szerekentartott baromfi. Eppen ezert k6rdeses,hogy a t6pszereken halak husa milyen iz6Iesz. Egyesritka, nagyon keresetthalak m6r ma is nevelvejutn ak elhozzink. Bizonyoshalfajokn6l,peld6ul csakmestersegesen a pisztr6ngokn6ljelent6sensziikiilt a termdszetes6letter,ez6rta mestersdges halnevel6sbevezeteseitt elkeriilheteflen.Altal{ban is elmondhatjuk, hogy halastavakvagysostavakelterjedesesziiks6gszeriilesz, hiszen a mesterseges megoldhat6ujabb loldteriiletek felhasznal6saneligy az â&#x201A;Źlelttiszer-termel6s k{il, azaz nem kell erd6ket kiirtani, tengerekb6lm6g van 6pp el6g' Az a nagyk6rdes,hogy hogyanlehetnetechnikailagmegoldani a.tengerMestersegeshdlokkal, ziltogittakkalez minden bizonyr6szek elktiLlonitdset. nyal megoldhat6lesz. Ahogy egyrejobban odafigyeliinka kornyezetszenynyez{sre,vilagosanl6tszik, hogy azfllattartfs a magahigttiryyi$i;al6s igen hdnyadosivaldr6ga6letmiszerforr6s'Valosziniileg rossznovenyhasznositSsi

TERTECHNOLOGIA

olcsobb, egeszsegesebb,kdrnyezetkim6l6bbmodon juthatunk feherj6khez a mestersdges haltartassal.igy olyan dszakivizek is hasznosithat6kpdlddul kis rakocsk6ktenydsztesere, melyek egyebkentteljesenert6ktelenek.ketr.gtelen, hogy eg6szsegrigyi eletkil6tdsainkis ja'vuln6nak,ha a sert6s-es mar_ hahus helyett feherjesziiksegletiinketinkabb halb6l elegitenenkr.i. gpp"" ezert a mestersdges jelent6s eletformav6lt6st haltenyesztes hozhatna.

Elelu IsZER-TABLETTAK I rAuvERuNKoN? Elvileg mar ma is megoldhat6,hogy a napi ko^ilbeltil 2000 kalorias energiaszriksegletiinket mesters6ges, szintetikus elelmiszerrelfedezzik.A babatapszerekvagy a sportoloknak,katonaknak sz6nt energiatdpokfelutonj6rnak m6r ehhez. Ez az elgondolds azonban,amit netrany szakertci csak hegym6sz6knakvagy elfoglaltpolitikusoknak, iizletemberelnek aj6nl, nem lesz nepszerii az ifilagemberekkoreben. A tobb szabadid6, a magasabb dletszinvonalminden esetbenazt jelenti,hogy azemberekdlvezniis akarjAk az etkezesr,ezdrt min6segietelekbril maguk fbzik a t6pl6l6kukatvagy vendegl6bemennek. A vil6g kisebbik r6sze tult6pl6lts6ggalktiszkodik, mig a Fold lakoinakjelentos r6szeeppen az elTenkezogonddat kiizd. Nem biztos, hogy a szintetikus elelmiszerekolcsobbak lennenek majd a termdszetes t6pl6leknal,ezert szeintem legfeljebbkiegeszit6kentds nem folyamatos, fii t6pldlekkentj 6hetnek sz6mitdsba.

HOLOGRAMOS TELEFON Mindenki l6tta a csillagok h6boruj6banLeila hercegn6hologramon kiildott s. o. s. rizenetet.A dologbanaz az â&#x201A;Źrdekes,hogyiechnikaiag ez ma sem lehetetlen.H6romdimenzi6slezereshologramot reg6ta elci tudunk allitani. Elvi akaddlyanincs annak, hogy ezt mozgokeppealakitsuk. A nagy kerd6s szdmomraaz,hogy vanc re6lissziiksegleterre,hiszena televiziostilefonok, melyekr6lm6r sz6ltunk, ma is mtikod6kepesek,es ilyen irdnyu informdcio sziiksegleteinketkieldgithetik.Nincs olyan valos gyakorlatiigeny,ami indo koln6 enneka rendszernekaz elterjed6set,a kutaiishoz, fejliszieshez sziik_ segeshatalmasosszegbefektet6set.

A PADLASRA? XTONTSA LABORBOL,AVAGYMII VIHETUNK

VlRTUAlls x6nwrARAK NAG! NYTLVANOS, Nem val6szinri,hogy a kozkonyvtarakvalahais lehuzzaka rolot, de az igen, hogy a sz6mitogepesadatbazisokreszarinyaa mostanihozkepest 2016'ban egeszenjelentos lehet. M6r ma is ldtezik azigynevez-ettGutenberg-project, melyenbeltil klasszikuskonyvek ezreitdigitaltz6ljak.Igy elvilegbSrki otthon olvasgathatjaazokal,nem kell {rttik jelentosjogdijat fizetni.Valoszimi,hogy kutatointezetek, egyetemek,nemzetkozioriSscegekkonyt6rai lesznek az elso igazdn elektronikus adatt6rak,hiszen ezeket anap24 ordjhbana Fold bfrmely pontjfn hasznalhatjak.Ezek els6sorbantechnikailagspecializ{lt, egy-egy temdra szakosodott konyvtarak lesznek, melyek megengedhetik maguknak, hogy foly6iratok rdgebbisz6maitis teljesendieltahzaliitk' Nem val6szinii azonban,hogy az osszesverset,gyermekkonyvet,szepirodalmi mtivet digitdlis form6ban el lehetmajd erni. Enneknincs sok realit6sa az elkovetkezend6egy-ketgeneraci6alatt. A kozsegikonpt6r, f6leg N1'ugaton, ahol m6g sokat olvasnak, sok ember szirmaratal6lkozasi hely is, a tflrsadalmi erintkezesegyik lehetsegesszintere,formaja. A novekvo szhmu szakirodalomviszont val6szimilegolcs6bbanjuthat elektronikusformaban az olvasohoz.A kutatasbanbizonyossztik temdkbanm6ris kezdik kiszoritani a papirbazisufolyoiratokat.A nagy gondaz, amit most meg nehez elore l6tni, hogy a technika fejl6desevelujabb es ujabb adathordozokjelennek meg, es lehetseges,hogy a regebbiformatumok olvashatatlannav6lnak. Mig ma nyugodtan el tudjuk olvasni a szazewel ezelotti folyoiratokat, a 1G15 ewel ezel6tt megirt ALGOL nevriprogramokatm6r nem tudjuk olvasni. A terjed6s egyik felteteletehat a biztos, 6llando, szabvanyositottforma.

AUTOMATIKUSUTNAI6ZIT szinte minden egyes science fiction Iartalmaz olyan r6szleteket,ahol a gepkocsibaniilve csak be kell potyogni az lJ;ti celt, es a leggyorsabban,a legkevesebbzsrifolts6ggalel6rhetoutvonalonodaviszminket az a.uto.Ehhez azonban tobb feltetelnek is teUesiilniekell. El6szor is biztos inform6cioval kell rendelkezni az egyes utvonalszakaszok,keresztezodesek6tbocsato k6pessegeir6l.Ma ezt m6g primitiv modon a helyi radiok oldjak meg. 86r rem6lem, hogy az a\toz6s sririisegecsokkennifog az elkovetkezoevekben,

TERTECHNOLOGIA

az automatikus utvonalrendszerekresziiks6glesz, legal6bbis a nagyv6rosokban. Ma az Amerikai EgyestiLlt Alhmokban eventekortilbeliil k6tmilli6rd doll6rt koltenek ennek a tem6naka kutat6s6ra,mert igy kisebb zsufolts6ggal, kevesebbkornyezetszennyez6ssel es kevesebbbalesettel lehetne a viirosi kodeked6stmegoldani. Eg6szenbiztos, hogy a tdmegkozleked6ssohasem leszolyan fejlett, hogy minden igdnyiinketkielegitse,az egyâ&#x201A;Źnikozleked6sre a v6rosokbantovdbbra is saiksdg lesz. Ezek az intelligens utak kepesek lesznekmegszfmotni,megmdrnia rajtuk dtzuduloforgalom mennyiseg6t6s ir:inyifi, kdpeseklesznekmegkiilonboztetni p6ld6ul a siet6smentciketvagy rend6raut6kat,6s nekik els6bbsegetbiztositanak. Elvileg megoldhat6,hogy egy-egyaut6 a beprogramozottutvonal szerint tobbs6vosuttest esetengyorsabbanhaladhasson,de igy minden aut6t egyedileg kellenenyilv6ntartani. Ez, persze,megnehezitiaz autotolvajok6let6t, ugyanakkoraz autokmozg6sdvalaz iilampolgdrok mozgdsais jobban figyelemmel kiserhet6, amit nem mindenki tidvozolne egydrtelmrien.Ez a feladatsor elvileg kdt modon is megoldhato: vagy a min lltezett ugynevezett globdlishelyzetjelentdsirendszersegitsdgdvel- magyaritn,ahol lehetseges, holdak figyelik a jdrmrivek mozgirsttt -, vaw pedig az rittestbe epitett k6dleolvasorendszerrel.Mig most csak nagy 6s siirg6s, dr6ga fuvait szitlhto kamionosokniil 6ri meg a mestersdgeshold haszniilata,elkepzelhet6,hogy k6s6bbkisteheraut6knal,taxiknal is drdemesleszezta rendvert bevezetni. Ebben az esetbenez ak6r egy eg6szkontinenst is dtfoghat. olcs6bb 6s biztons6gosabbis lenne a jelenlegindl,bizonyos terheket biztosan levenne avezet6r5l,6sigy a stresszhelyzeteket 6s az idegesked6st csokkentenilehet_ ne, 6m m6g mindig nem tok6letesmegoldds:a jdrmrivek, intelligensutrendszerekkifejlesztdsenem lenne olcs6 dolog.

Btzot{yosxAair6szeneKENGEDEIVezEse Nagy vdltozdsok elott iil az llvezetcikkipar. ugy trinik, hogy a cigarettAra egyrenagyobbmdrtdkbenr6j6r ar6d, egyretobbenismerik fel nagyonsulyos egdszsdgkilrosit6 hatrisdt,6s a nem doh6nyz6kegyrehangosabbankovetelik az.-eg6,szs5ges leveg6hozval6 jogukat - legaldbbisaz Amerikai EgyesiiLlt Allamokban. A cigarettavisszaszoruldsdvalazonbanaz alkoholfogyasztas

Mfl-vlHFruNKA PADLASBA? KrrOREsn LReoneOLAVAGY

Ugyanakkoremelkedika kibitoszerm6rt6ke nem szorul visszal6tvdrnyosan. fogyaszt6sszinte mindentitt a vil6gon. Ez igazi kihivdstjelent sz6munkra' Meg kell kiilonboztetniink a kem6ny6sl6gy drogokat.Elkepzelheto,hogy a holland peld6hoz hasonl6an bizonyos lSgynak nevezettkibitoszereket a marihu6n6sk6bit6szerek' vil6gszerteinged{lyezni fognak.Ilyenekp61ddu1 Ezek enyhe szirek, 6s elleniik a legfobbvdd az, hogy konnyenelvezethetnek drogokhoz.Elternek a velem6a kemdnyebb,drasztikusanegdszsegkarosit6 nyek arr6l, hogy a szintetikus szereknemelyike,melyeknelnem alakul ki 1ist6j6ra. fiigg6seg,vajon felkeriilhet-evalahaaz engedelyezettek K6ts6gte1"n,hogy a tobb szabadid6velrendelkez6, gazdagabb t6rsadalmakban a k6bitoszert6rsadalmim6retii problem6v6v6lik, de a szegeny orszagokban is regota elfogadott bizonyos k6bit6szerekhaszniiata. Ez, p.rrri, nem jelenti azt, hory azoka t6rsadalmakjobbak lenn6nek. Sz6mos petOathttunk mtr arra,hogy az 6pium yary az alkohol a teljes tarsadalom izoved6k6t szettudja verni, csal6dokmillioit tudja szetziliini' Ezert akitbital6n kihrizhatnd a t6szerek megoszt6sa,az enyhâ&#x201A;Źbbszerekengedelyezese Ezen a t6ren,ami nem pusztan kemenyebbdrogoka161. talajt a veszelyesebb, technikai, biologiai, biokemiai k6rdes,meg igen sok vita v6rhat6, hiszen itt es felel6sseggel,mint a biok6mi6val t6bb a tdrsadalmi berendezkeddssel kapcsolatoskerdes.

vEzEr6 nExU ll .lAnutivEK Az elSz6ekbenemlitett okos utak f6lig-meddig csokkentik a gepj6rmiivezet6re jut6 terhelest,az okos robotsof6rokviszont elvilegteljesenmentesiteni tudndk a sofbroket ett6l a munk6tol. Ez a kerdes technikailag ma meg teszneklegalabb megoldatlan,bhr evtlzedek6ta igenkomoly er6feszit6seket jelenlegi elektronikus a rJszlegesmegoldflsra.Az alapprobl|ma az, hogy a Arra tal6n meg lehet tanirendszeiek sem igazdnkepesekalakfelismer6sre. tani 6ket, hogy kozlekedesit6bl6kat,j6rmiiveket felismerjenek,de az, hogy a hitzak fal6ia firk6lt graffiti, a f6k vagy a gyalogosok mozg6sa ne zavarja meg a rendszert,ma m6g elk6pzelhetetlen.Jelentoshalad6stkellene e16rni alaffelismer6sbenahhoz, a niesters6gssinlslligenci6banes adatkezelesben, hogy ezt a k6rd6st megnyugtatoanrendezni lehessen.Ma meg egy lovar idJgrendszereis fejlettebb,mint amit ezen a t6ren a legjobb katonai rend-

I EN J tr(,TII\ULLJbIA

szerektudnak. (A rovarok r6ad6sulj6val kisebb energiafelhasznaldssal 6s j6val kisebbtomeggeltudjdk megoldani ezt a k6rd6st.;1tt tenat a szakert6k 6ltal josolt 2019es 6v er6senmegk6rd6jelezheto.Lehet l6tni, hogy a vdlemenyek nagym6rtekbensz6rtak. van, aki mdr 2005-re varia ezlknek a rendszereknek az elterjedeset, de van, aki 40 ewel kes6bbreieszi.Velemenyem szerint drasztikus es jelent6s elvi 6ttor6s nelktil ez a kerdesa mai tudom6ny szintjen megoldhatatlan.

A MARSRA SZAIIAS EVC El6szorwerner von Braun,a n6metrak6taiparmegalapitojaszenteltkomoly figyelmet a Mars-utaz6sk6rd6s6nek.Szakert6k azt v6r16k,hogy 202ura erjrik el azt a technikai fejlettsdget,amely mellett a, eibe, biztons6gosan visszahozhat6a Mars felszinerol.A szakâ&#x201A;Źrt6k 2044-re vbrjik az iillando marsi telepiileskialakit6s6t,de ezt is termdszetesencsak tudomdnyosszem_ pontb6l. Ebben a kerd6sben azonban nem kizarolag mtiszaki tenyezok dontenek.Nagyon fontos a pillanatnyi hozziritlli.sis,hogy egyeskormanyok mennyire tdmogatj6k,mennyire tartjtrkfontosnak a feladatot. A jelenlegi tendencia az, hogy olcs6, celszeriirobotokkal gyrijtsiink elegend6inform6ci6t, hiszenma sem az â&#x201A;Źlettersziikossegemiatieroett6diink a Naprendszer mds bolyg6i ir6nt. Technikailag .lrril"g m6r ma is meg tudniink oldani a Mars-utaz6st,annak koltsegeviszoni meg csillagdszati lenne. v6lhet6en az elkovetkez(ihisz 6vben a technika fejl6d6sesok mindenbenbiztonsdgosabb6es olcs6bb6 teszi ezt az atazast,es akkor a t6rsadalom szamdraelfogadhat6,indokolhat6 c|llir vitltoztk Elkepzelhet6,hogy ha a b6ke stabil marad, akkor az eddig hdborus cdlokra sz6nt osszegek rdszbenilyen c6lokra fordit6dnak, hiszen a hacriiparjelent6s rdszet nem lehet rltdllitani civil termelesre.

MACruCSES VASUTAK M{ j6 n6hdny 6ve probap6ly6konfutnak m6gneseslebegtetesiivasutak, melyekel6nye a kerekesversenytdrsaikhozk6pestaz,hogy gyorsabbak, kenyelmesebbek, viszont nem olcs6bbak.Id6ig ketfelerendsiert alakitottakki.

AVAGYMrI UHETUNKA PADLASRA? KITORESA LABORBOL,

A nemet rendszer - ami tal6n a legkozelebbvan a megval6sitashoz a Mindket m6gnesesvonzast hasznaUaki, mig a iapin a taszitdsra6pit. orszdgbankoriilbeliil egymilli6rd dollArt koltfittek a kutat6sra.Az elerhet6 mind a kerekes,mind sebessegkoriilbeliil 500 km/ora. A szuperexpresszek, a koz6pt6vuutazdsa m6gneseslebegtetestiek,ketsegtelentilversenykepesek n6L 50G1000 km t6von. Ezek gyorsabbak6s olcs6bbak,mint az aut6s es repiil6g6pestomegkozleked$sirendszerek.K$rnyezetkimel6bbek6s helykimdloek is. lebegtetesiirendszereknekazonban oriasi hi6nyoss6ga6s A mdrgneses gondja, hogy a m6r meglevovasuti sineketnem lehet haszn6lni,6s n6h6ny orsz6gban a csillagdszatiingatlandrak miatt nagyon sok p6nzbe kertil a p6lya6pites.86r annak idejâ&#x201A;Źn a jap6n gyorsvasutmintegy 18 honap alatt visszafizettea befektetdst6s azotacsak a hasznot hozza,Jap6n kiilonleges pelda a nagy nepsiirtis6gmiatt. A ritk6bban lakott Amerikai Egyesiilt Allamokban es a szegenyebbEuropabancsak a nag;ruarosokkozti k6zlekedesben erdemesezt a rendszert haszndlni'

ESELY A TALALKOZASRA A szakert6k abban ertenek egyet,hogy teljesen bizonytalanbarmely evet kijel$lni ennek a tortfnelmi jelent6s6grikdtoldalu kapcsolatfelv{telnek,de ugy gondolj6k, hogy addigra a Fdldon a szilksegesgener6ciG6s gondolkod6sv6lt6sbe fog kovetkezni,amielemi felteteleannak,hogy a foldonkiviiliek szoba Alljanak veltink. Erdekes m6don ma a fold$nkivtiliekkel l6tesitett biin. Az 1969.julius kapcsolataz Amerikai EgyestiltAflamokban szovets6gi 18-6nkelt SzovetsdgiSzab6lyokGyiijtemenyebenazl2ll. szakaszl4.bekezdese azt irja, hogy ,/.2 EgyesiiltAllamok polgdrainaktilos kapcsolatbal6pni fttddnkivi)ti egydnekkelvagyjdrmtiveikkel. Azok, akik ebbenvdtkesnektaldl' valamint r)tezer tatnak, karanttinba zdrand6k ds egtdvesbdrtdnbiintetdsre, itdlhetcik". dolldr pdnzbiintetdsre rdmutattak, ez a toweny termeszetesennem fogja Ahogyan az el1enz,5i megakad6lyoznia kapcsolatfelv{telt,csaka szemtanukatfogia elhallgattatni' Szak6rt6k mindenesetreazt mondjSk,hogy bdrmilyen id6pont kijelent6se nem m6s, mint hitbdli nyilatkozat. Te[esen megjosolhatatlan,hogy ez az esem6nvmikor kovetkezikbe.

TERTECHNOLOGIA

Szerintemket l6pesbenfog megtortenni. val6szinuleg egyoldalukapcso lat ma is letezik ugyanugy,mint ahogy mi nezziik a hangyabolyt.Technikailag et kell jutnunk arra a szintre, hogy a fejlettebb civiliz{ciok kommunik6biztosan nem a mai' Altalunk crOjaftf-bekapcsol6dhassunk'Ez egâ&#x201A;Ź,szen tortenhet' Ha azt a technikdt 6s tech' haszn6ltradi6huilamok segits6g6vel nol6gi6t megismerjtik, melynek segitsegevelpeld6ul a telepatia mrikodik' akkoi nagy iselytink Iesz arra, hogy megtalaljuk azt a t6vkozlesimodot, mellyel soictat fejlettebb civiliz6ci6k kommunikdtnak, s amely nincs kotve kozmikusmeretekbenn6zvealacsonyertekehez.A tankonwi a f6nysebessdg terjed6 elektromagneses flzika viszont ma meg csak a vâ&#x201A;Źges sebesseggel azt mutatja, hogy pedig a tapaszteilat sug6rz6stismeri. Ennek segitseg6vel fajokkal' nem tudunk kapcsolatotteremteni m6s intelligens A 2030 utAnra vonatkoz6j6slatok m6r mind bizonytalanok, meglehetG sen elnagyoltak, de ez termeszetesen6rthet6. Az a tapasztalat,hogy a technikiban koriilbeliil tizevesel6rel6tfs m6glehetseges,azonbana keresztkorrel6ci6kmiatt hosszabbtiyon ezm6r nem megy.Ez alatt azt kell erteni, hogy ha b6rmi vadonatuj dolog megjelenik, akkor annak nemcsaka sajSt hatasdvalkell szfmolni, hanem ez sz6mosmds, kisebb-nagyobbteriiletre is kiterjed, v6giil annyira alapvet6 vdltoztat6sokat okoz, melyet-mar nem tudunk sern mennyisegileg,sem minosegilegel6re megiosolni. Igy ezut6n mdr csak igen roviden fogom ismertetni a szakert6kjoslatait'

SEJTTECHNOL6G|A jutunk, A nanotechnol6gia fejl6d6s6vel olyan apr6 kis szerkezetekhez feltdtleniil Nem vegrehajtani. majd melyekelvilegegyedifeladatokattudnak mechanikusszerkezetekrekell gondolni, inkebb olyan speciflis virusokra, melyek az elore meghatarozottsejtekhezoda tudnak ferni, es a sejteken Uem ataUkit6sokattudnak v6gezni.Ennek a technol6gianaknehezenifilitthat6 kovetkezmenyei vannak, hiszen ha ilyen melyen jutunk el a felig biologiai mikrorobotokhoz, akkor neh6zel6re l6tni a robot meghib6sod{s{nak, azaz a robot mut6cioj6nak kovetkezm6nyeit'

A PADLASM? AVAGYMtTVIHETUNK TTORESA LABORBOL,

301

ELEKTROMOSAUTOK Erre az id6pontra j6solj6k azt a halinhelyzetet,amikor az autok fele m6r elektromoslesz.Els6sorbana belv6rosikozlekeddsrehaszn6ltgdpj6rmiivekakkumuldtorosaut6kndl v6rhat6 ez.Igen kis meretti,nagyfordul6konysdgu, ban gondolkodnak.A jelenlegi technol6gi6val,a jelenlegifizik6val azonban ezt a kerdesten megoldatlannakl6tom, mert az akkumulftorok tarol6kapacitasa v6ges, 6s az eldob6l6sukjelentSs kornyezeti problem6kat okozna, ujrafelhaszn6l6sukpedig igen drdgilittenne az eg6sztechnologi6t.

KRIONIKUS UJRAEIESZTES 2043-radat6ljdkaz els6 krionikus ujraeleszt6st,vagyegylehiitott allapotban az,hogyt6bb 6vtizede Ennek celjatermeszetesen levo 6l6lenyujraelesztes6t. lehritott embereketujraelesszenek.Ennek azonbanmesszenincsenek meg a technikai, biol6giai felt6telei, s kerdes,hogy egyaltal6nmegoldhatGe a feladat. Evileg megkerd6jelezhet6,hogy a fagyasztdsalkalmas a konzer' vdlasra a legiobban,vagy valamilyen mds tipusu technika, olyan, amilyet pdld6ul a hindu j6gik haszniinak az ugynevezett6lve eltemettetessor6n. Rendkivtil bizonytalannaktiinik szdmomr4 hogy ezt a technikai kerddst a kovetkez6 sz6z evbenmeg lehet-eoldani.

OnnepnoDuKAl6noeor 2044-re v6rj6k az elso onreproduk6lo robot megielenesdt.Ez a feladat is nagyon komoly technikai akad6lyokbatitkozik, es kerdes,hogy az onrepro dukdl6 robot egy6ltaltn haszniihatoe valamire. Nem kell arra gondolni, hogy peld6ul onreproduk6l6hegeszt6robotokjonnekl6tre:ugy 6rzem, hogy a mechanikus megkozelit6seleverem6nytelen.Egyiltalin, ebb6l a k6rd6skorb6l otletet csak a biologi6b6l erdemesmeriteni, csakazt 6rdemesut6nozni. Ahhoz pedig, hogy biol6giai szinten 6rtsiik es ut6nozni tudjuk a feltdve,hogy term6szetet,nemhogyszitz,hanemtalitnezer6v seme1egend6, folyamatos a tudominy fejl6dese.

TERTECHNOLOGIA

A PADLASM? AVAGYMITVIHETUNK KIORES A LABORBOL,

INTELLIGENSROBOTOK

LEHETETLEN(?I

A csillagok hdboruja cimii filmben l6thato intelligens robotok legaldbbis Golem form6jiban r6g6ta foglalkoztatjitk az embereket.Azonban mindeddig csak 6lom es ohaj maradt az intelligens,kommunik6ciokepesrobot. Termdszetesen nagybannovekednekmajd a robotok,,szellemik6pess6gei", 6m a mai fizkin alapulvanem lehet interligensrobotokat 6piteni,iegalabbis ahogy az intelligenci6t mi, emberi oldalr6l 6rtjiik. Az intelligencia legjobb mdroje,ha a robot ki tudja mutatni, hogy egymiisik intelligensleny robot-e, vagy ember. Sz6momra az intelligencia kriteriuma az alkotokeszseg es a humorerzek.E kett6 nelkiil nem kepzelhet6el intelligens robot sem.

A szakertokhosszansoro!6k, hogy szerintrik mi az, ami lehetetlen. Ilyen p61d6ulszerintiikazAmerikai EgyesiiltAllamokban a ketp6rtirendszervege vagy a hdtra szerelhet6,egydni raketahajtomii. Ilyen m6r miikodik egyebk6nt, de l-2 perces haszniiata rendkiviil dr6ga, nem lehet vele messzire repiilni 6s nagyonzajos,ugyhogy a noi napozo felderiteserenemigen alkalmas. Akkor meg minek az eg6sz? A Fold koriil kering6 naperomti otlete sem fog megval6sutnia szakertok szerint,s ezzelmelyenegyettudok erteni. Sokkal olcs6bblennea sivatagokat felhaszndlnierre a cdlra,nincs 6rtelmea m6r egy6bkentis zsufolt Fold koriili p6lydkat hasznalni.Hasonl6keppen nem v6rhatjuk 32 inlslligens televizi6 megjelenesetsem.Sokakszerint az intelligencia6sa televizioegymistkizino fogalmak. Tovabbdnem val6szinii a teljesen papirmenteshivatal Yagyaz emberi klonok (m6solatok) megielenesesem. A virtu6lis h6boruban sem bizhatunk, vagyisolyan hdboruban,melyet csak sz6mit6gepenszimuldlnak, 6s nem fegyverekkelvivnak. B6r a szimul6ci6 olcsobb lenne, az ,,embei tenyezS"miatt aligha hagyjuk abba a h6boruskoddst,legfeljebba formaja vdltozik.

HIDROKULTURA A )ofl. szinad kozepdig teszlk az Amerikai Egyesiilt Ailamokban azt a hatdrt, amikor a legtdbb zoldsegethidrokulturds uton alitjek el6. M6r ma is tartunk disznovenyeketkiz6rolag vizes oldatu kultur6ban. Nincs elvi akadtilyaannak, hogy ezt a m6dszert szdlesebbkorben haszn6ljuk.A gyakorlatban azonbanjelenleg nem - 6s hosszabbt6von sem - l6tizik gazdasdgosnak,ffizet6d6nek. Egyszeriibbnektrinik kivinni a foldre a ncjrvenveket es v6rni,hogyjojjon azeso.

V|RTUALISSZEX Hogy valami vigaszt is nyujtsak a ferfiaknak, 2055-re igerik a virtudlis szexu6lisrabszolg6kat,vagyis olyan robotokat, melyek a ferliak korldtlan szexudrlisftvitgyitt a tdkeletesseglittszatilal elegitik ki. Felfujhat6 gumibabdval, importdlt ukr6n 6s rom6n ldnyokkal m6r id6ig is feitalfltak ezt a m6dszert - mindegyiknekmegvana maga h6tr6nya.Tekintve,hogy intelligensrobot lenne az alapjaenneka szerkezetnek,nem valoszinii, hogyrovid id6n bellil e[utunk ide. De ha eljutndnk, akkor semlenne sok orom benne. hiszen pont a h6ditds az, ami az egl,szbenerdekes.

IRODALOM

l 1 6 T. l W. Marshalt StatisticalElectrodynamicsProceedingsof the CambridgePhilosophicalSociety.Vol 61,pp 537, 1965.

tll T. H. Boyer: The ClassicalVacuum, Scientific American l2l M.Planck Theory of Heat RadiationDover PublicationsInc., New York, 1959.(Uj kiad6s) I3l T. H. Boyer: Derivation of Blackbody Radiation Spectrumwithout Quantum Assumption. Physical Review,Vol. 182,No5, pp 1374-1383.1969. t4l T. H. Boyer: Random Electrodynamics:The Theory of Classical Electrodynamicswith classicalelectromagneticzero point radiation. PhysicalReviewD, Vol. I 1,No4, pp 970- 808, 1975. t5l H. E. Puthoff: Sourceof Vacuum electromagneticzero point energy.PhysicalReviewA. Vol. 40, No9, pp 4857-4862, 1989. t6l M. Casimir,D. Polder,PhysicalReview,Vol. 73, pp 360, 1948. vagy: H. Casimir, J. Chim. Phys.Vol. 47, p 407, 1949. I7l M.J. Sparnay:PhysicaYoL24, pp 751,1958. [8] P. W. Milonni, R. J. Cook, M. E. Goggin:Radiation Pressurefrom Vacuum: PhysicalInterpretation of Casimir Force PhysicalReview A, Vol. 38,No3,pp 162l-1623,1988. l9l T. H. Boyer, PhysicalReview,Yol 174,pp 1729, 1969. t10l P. W. Milonni: Different Ways of Looking at the Electromagnetic Vacuum.PhysicaScripta,Vol T21, pp 102-109,1988. tlll S. Haroche,D. Keppler:Cavity QuantumElectrodynamics.Physics Today,Jan. 1989,pp 24-30. t12l D. Keppler:With Apologiesto Casimir.PhysicsToday,Oct. 1990, pp lGll. l13l W. Greiner, J. Hamilton: Is the Vacuum Really Empty? American Vol 68, pp 154-164,1980. Scientist, W Greiner: Searchfor the Sparking of the Greenberg, tl4l J. S. Vacuum.PhysicsTodag Aug. 1982,pp 24-32. l15l T. W. Marshalt Random ElectrodynamicsProceedingsof the Royal Society.Vol. A 276,p 475, 1963.

lr7l Simonyi K6roly: A fizka kulturt6rtenete, Gondolat, 1978. t l 8 l E. Nelson,Phys.Rev.Vol. i50, pp 1079, 1966. t 1 e lT. H. Boyer,Phys.Rev.Vol. 186,pp 1309, 1969. l20l T. H. Boyer:Derivation of Planck radiation spectrumas an interpolation formula il classicalelectromagneticzero point radiation.Phys.ReviewD. Vol 27,Nol2, pp 2906-2911,1983. l2rl T. H. Boyer:Derivation of Blackbodyradiation Spectrumfrom the equivalenceprinciple in classicalPhysicswith classical electromagneticzero point radiation. Phys. Rev.D. Vol. 29, No6, pp 1096-1098, 1984. I22l P. C. Davies:ScalarParticle Production in Schwarzschildand Rindler metrics.J. PhysicsA: Math. Gen. Vol. 8, No4, 1975,pp 609-615. t23l W. G. Unruh:Notes on Black-holeevaporationPhys.Rev. D. Vol 14,No4,pp 870-892,1976. l24l T. H. Boyer:Thermal effectsof accelerationthrough Random classicalradiation.Phys.Rev.D. Vol. 21,No8, pp 2137-2148,1980. l25l T. H. Boyer:Thermal effectsof accelerationfor a classicaldipole oscilator in classicalelectromagneticzerc point oscillations.Phys. Rev.D. YoI29, No6, pp 1089-1095,1984. 126l I. Prigogine,I. Stengers:Order out of Chaos.BantamBooks, Toronto,New York, 1984. l27l Moroy B. King: Thpping The Zero Point EnergyParaciete Publishing,Provo, Utah, 1989. t28l T. H. Boyer:Equilibrium of random classicalelectromagnctic radiation in the presenceof nonrelativisticnonlinear electric dipole oscillator.Phys.Rev.D. Vol 13,No10,pp 2832-2844,1976. [29] R. Blancoet al., PhysRev.D. YoI27, pp 1254,1983 t30l G. Egely:EnergyTransferProblemsof Ball Lightning(i. lrscly: HungarianBall Lightning ObservationsVol. L, KFKI l9lt / lO/D Vol. Il., Unpublished t31l D. W. Deiset. al EMACK ElectromagneticLauncher Comissionine.IEEE Transactionson Magnetics,VoI MA( i 20, pp 245-247.1984.

TERTECHNOLOGIA

l32l H. Kolm, P. Mongeau:Basic Principles of Coaxial Launch TechnologyIEEE Transactionson Magnetics,Vol MAG 20, No2, pp 227-230, 1984. P. Graneau,N. Grenau: Electrod-vnamicExplosions in Liquids. t33l Applied Phys.Letters,Vol 46, No5, pp 468-470, 1985. [34] R. Azevedo, P. Graneau,C. Millet: PowerfulWater-Plasma ExplosionsPhysicsLettersA, Vol l17,No2,pp l0l-105, 1986. H. Aspden:ElectrodynamicAnomaliesin arc discharge l35l phenomenaIEEE Trans.on PlasmaScience,Vol PS-5,No3, pp 159-163,t977. H. Aspden: Anomalous ElectrodynamicalExplosions in Liquids t36l IEEE Trans.on PlasmaScience,Vol PS-14,No3, pp 282-285,1986. I37l P. Graneau: Longitudinal Magnet Forces?J. Appl. Physics,Vol 55, No6"pp 2598-2600, 1984. 8l P. Graneau: First indication of Ampere Tensionsin Solid Electric t3 Conductors.PhysicsLetters,Vol 97A, No6, pp 253-255,1983. t 3 e lP. Graneau:ElectromagneticJet Propulsionin the Dkection of Currentflow Nature,Yol295,pp 311-312, Jan. 1982. J. t40l D. Sethian,D. A. Hammer, C. B. Wharton:Anomalous Electron-Ion Energy Transfer in a RelativisticElectron Beam Heated Plasma PhysicalReview Letters,Vol 40, No4, pp 451-454, 1978. Y. Kawai, M. Guyot Observation of Anomalous Resistivity Caused t41l by Ion Acoustic TurbulencePhysicalReviewLetters, Vol 39, Nol8, pp ll41-1144,1977. S. Iintka, H. Tanaca:Nonlinear Evolution of double layersand l42l electron vortices in an unstable plasmadiode Journal of Plasma Physics, Vol 33, part l, pp 29-41,1985. Andrei Samokhin:Vakuum Energy - a breakthrough?Speculations [43] in Scienceand Technology,Vol 13,No4, p 273. Novosti Press ReleaseO3NTO-890717 CMO4 R. L. Forward: Extracting electrical energyfrom the vacuumby t44l cohesion of chargedfoliated conductors PhysicalReview B, Vol 30, No4, pp 1700-1702, 1984. O. Anderson: Living Water. Gateway Books,Bath, UK. 1990. t45l

IRODALOM

146l R. Feynman,R. Leighton,M.Sands: Mai fizika.MiiszakiKiad6, 1969. P. I47l Cvitanovic:Universalityin Chaos.Adam HilgerLtd., Bristol,

1984. Rowlands:Nonlinear Phenomenain Scienceand Engineering G. [48] Ellis Horwood, New York, 1990. SpringerVerlag,1978.(Szinergetika. [49] H. Haken:Synergetics. MiiszakiKiad6, 1984.) [50] H. Haken: Synergetics.Nonequilibrium CooperativePhenomenain Physicsand Related Fields. Ed. by M. G. Velarde.NATO A.S.I. SeriesB: Physics,Vol 116. Fizika Plazmii dlja fizikov L. A. Arcimovics, R. C. Szaggyejev: t5ll Atomizdat, Moszkva, 1979. (Plazmafizka fizikusoknak,Akad6miai Kiad6, 1985.) M. Pawlik, G. Rowlands:The propagationof solitary wavesin l52l piezoelectricsemiconductorsJournal of Phys,C. Solid State Phys. Vol 8, pp 1189-1204,1975. Dr. Benk6 S6ndor:Afland6mdgneseskdrdk sz6mitasa.Miiszaki [53] Konyvkiad6,Budapesr,1983. [54] PercolationTheory and Ergodic Theory of Infinite Particle Systems.Ed. by Harry Kesten Springer Lecture Notes from the LM.A. Vol 8. 1983. MacMillan PressLtd., l55l T. M. ODell: Ferromagnetodynamics. London,1981. of Paralell 156l J. M. Ramesh,P. E. Wigen: Ferromagnetodynamics Stripe Domains J. of Magnetismand Magnetic Materials. Yol74, p p 1 2 3 - 1 3 31, 9 8 8 . V. Bir6:Nonlinear Oscillations.AkaddmiaiKiado, Budapest,1985. [57] E. S. Tez, I. R. Smith: The ParametricTransformerIEEE [58] Transactionson Education.YolE-27,No2, pp 56-65, 1984. l59l E. S. Tez, I. R. Smith: EnergyTransfer Mechanismand Current Waveformof ParametricTransducersIEE Proc. Vol 130, Pt B, N o 3 ,p p 1 8 1 - 1 8 51, 9 8 3 . [60] W. Z. Fam,R.P. Verma: Theory and Performanceof Parametric TransformersProc. IEEE. Pas.Vol 91,No6, pp 2494-2504, 1972. H. G. Schuster:DeterministicChaos.PhysicVerlag,1984. 161l

TARTALOM

TERTECHNOLOGIA

[62] Manfred Schroeder:Fractals,Chaos,PowerLaws. W. H. Freeman, 1991. t63l S. J. Shenker:Scalingbehaviour in a map of a circle onto itself: empiricalresultsPhysica5D, pp 405-411,1982. [64] Per Bak One Dimensional Ising Model and the Complete Devils StaircasePhys.Rev.Letters,Vol 49, No4, pp 249-251,1982. t65l M. H. Jensen,Per Bak, T. Bohr: CompleteDevils Staircase,Fractal Dimensions and Universality of Mode Locking Structure in a Circle Map Phys.Tev.Letters,Vol 50, No2l, pp 1637-1643,1983. 166l M. H. Jensen,P. Bak, T. Bohr: Transition to Chaos by Interaction of Resonancesin DissipativeSystems.Part I. Circle Maps Phys. Rev.A. Vol 30, No4,pp 1960-1969,1984. 167l T. Bohr, P. Bak, M. H. Jensen:Transitionto Chaosby Interaction of Resonancesin DissipativeSystems.Part IL Phys. Rev.A. Vol 1984. 30,No4,pp 1970-1981, [68] Gv. Doczi: The Powerof Limits. Shambala,1981. t69l E. OtL C. Grebogi, J. A. Yorke: Controlling Chaos Phys.Rev. Letters.Vol 64, Noll, pp 1196-1199,1990. t70l E. R. Hunt: StabilizingHigh-Period Orbits in a Chaotic System: The Diode ResonatorPhys.Rev. Letters.Vol 67, Nol5, pp 1 9 5 3 - 1 9 5 51,9 9 1 . tTll J. Singer,Y. Wang, H. Bau: Controlling a Chaotic SystemPhys. Rev.Letters.Vol 66, No9, pp 1123-1125,1991. t72l R. Simonyi, A. Wolf, H. Swinney: Onedimensional Dynamicsin a Multicomponent Chemical Reaction Phys.Rev. Letters, Vol49, No4, pp 245-248,1982. R. Roy et. al.: Dynamic Control of Chaotic Laser Phys.Rev. t73] Letters.Vol 68, No9, pp 1259-1262,1992. l74l A. Garfinkel et al.: Controlling CardiacChaos.Science,Yol257, pp 1230-1235,1992. l75l A. S. Mihajlov, A. Yu. Loskutov: Foundationsof Synergetics,Vol Vol 52, 1991. IL SpringerSeriesin Synergetics, Noise Induced Transitions Springer W. Horsthemke, R. Lefever: t76l in Vol 15. Series Synergetics,

EL6SZO I. T6SZ:A TERTECHNOLoGIA FIZIKAI ALAPJAI 9 A nullponti energiaes tulajdonshgai............ l 9 A forr6s 20 Kiserleti tapasztalatok 20 Harmonikus oszcill6tor 2l ............ A spektrum,,komprimdl6sa" 24 A Casimir effektus 2'l A Lamb-eltol6d6s........... 29 emisszio Spont6n 3l Vdkuumpolariz6cio....,....... 35 Sztochasztikuselektrodinamika 37 A Planck konstans(h) szereqe 39 A klasszikus6s a random elektrodinamikakozti elt6r6s Megfigyelhet6ckozvetlentl merokesziildkekkela nullponti 42 sug6rz6s? 43 A Planck spektrum az entropi6nkeresztiilvezetaz'0t ..'.---....'.. 4 8 Planck a megoldSshoz 54 Az energiakvantummegjelenik 58 A feketetestsugdrzds6nakklasszikus,Boyer-f6le6rtelmezese 6l A fal hat6sa 65 Feketetestsugarzdsspektrum6naksz6mit6sa 69 A feketetestsugdrz6stovibbi klasszikuslevezet6se

310

TERTECHNOLOGIA

II. T6SZ:VAKUUMENERGETIKA - AZ ENERGIAKIC SATOLAS AIAPELVEI 1l Az alapveloelvek .......... '75 Line6ris rendszerekenergetikdja 79 Az optim6lis munkakdzeg megv6lasztitsilnak feltdtelei A spektrumvaltoz6s6s gyorsit6skovetkezmenyeia lzikai 81 folyamatoknal6s,,6lland6knal" 84 Randomelektrodinamikaverzuskvantumelmelet............ 84 Nemline6ris dip6lus rendszerek 9l Alkalmaz6sipeldak. Linedrisnaktekinthet6 rendszerek 9l A villdm 9l A gombvi116m ............... 93 Laboratoriumianomd1i6k................. Egypolusugenerdtor 93 A sindgyu- mint line6risangyorsitotttest ............. 96 Folyad6kokbantorten6 elektrodinamikusrobbant6sok....................9 8 Plazmafizkai anom61i6k 99 l0l Csernetzkijkis6rletei 103 Casimir effektusonalapulo kicsatolds 103 Tesla-Bedinikonverter

A Schauberger elv .......... Altaldnos tapasztalatok .................

106 t07

III. T6sz:ENERGETIKAITARGYKORBEN SZABADALMAZTATOTTLINEARIS MEGOLDASOK A Spenceenergiakonverter............. A Brown-fdleradioaktiv boml6si energiaifialakit6............ ............. Fdlvezetoselektromosenergiakonverter ........... Magastoltessiiriis6giienergiakonverter Pulz6ltkapacit6skistt6villanymotor ............ Elektrosztatikusterrel t6rtâ&#x201A;Źno teljesitm6ny el66llit6s Teljesitmenykinyereselektroszatatikusenergiamezob6l Vizbontdsoselj6rdsok FiitSgitz elci6llit6si modszer Vizmolekulabont6m6dszeresberendezes............

l0 l3 t6 18 ZJ z3

30 36 37 42

TARTALOM

I i

311

lV. r6sz:NEMLINEARIS RENDSZEREK '.-.--..'.I43 elvek........... Nemline6riskicsatol6si 144 ..'--'-.... Hu1l6mok,mint a gyorsit6ses lassit6seszkozei 144 ....-'..----..... Nemline6rishul16mok6s rugalmaskozegek eszkozei"'.'....'...-.....'145 Szolitonhull6mok,mint az energiakicsatol6s -'.'.'..'....145 Rezondnsrendszerek 145 johet6 .--.--'......--.. rendszerek,effektusok A sz6mitasba .' 148 jelensdgek alapjai Nemline6ris 152 '....-.-. Nemlinearisrendszerek A nemlinedrisrendszerekegyik tulajdonsdga: "'.."..'.- 153 a perioduskettozes 166 ........'.'.' .............. tulajdons6gai rendszerek Az onszervez6 I70 ."...........'.....' A kicsatoloszerkezetekftzlkitiilnakrovid korvonalazasa 170 .-..".-..-.. Aplazma 113 .....-'-.. ..............'... tulajdons6gai Aplazmalegfontosabb ...".....'..-176 Aplazmt$ankeletkez6rezgdsek ..."'..." 178 Stacion6riusnemlinedrishullAmok .'.'..... 182 m6dszerek............... kicsatoldsi Ferroelektromos l9l .....'.'..".. ............... rendszerek Ferromdgneses 193 '.'."'... elrendezes Az ..ovcsat" 200 A ,,kocka"alakukicsatolos2erke2et.................. 205 M6gneseskicsatol6ktizemi tulajdons6gai.................' 210 Korlekepezesek6s csatolt rezgesek z lJ Ftnisra zhris ........... 2t6 A visszaterolekepezes 223 csatol6s.................. Eros nemlinedris 226 lehetosege A k6oszlekiizd6senek

A zaihatisamikro 6smakromeretekben

226 .'...........--'-..'.

V. T6sz:NEM SZABADALMAZTATOTTNEMLINEARIS KICSATOLASIMEGOLDASOK .""-.-..230 .................. berendez6s A Moray-fdle ...".--232 berendez6s A Coler-f61e ..-. 233 ............. transzformStor teljesitm6ny A Hubbard-fdle

312

TERTECHNOLOGIA

W. r6sz: SZABADALMAZTATOTT NEMLINEARIS MEGOLDASOK (US patent3,368,141) C. Subieta-Garron Az irl.rilk leirdsa A javasolt szerkezetleir6sa Villasenorde Rivas (US Patent4,006,401) A Carlos Subieta-Garron-6s a Villasenor de Rivas-fâ&#x201A;Źletalllm6nyok kritikdja (Ast Ldszlf tanulmrinya) A kritika modszere A szabadalmakkritik6jdhoz felhasznitl6srakertl6 alapismeretek... VII. resz:PARADIGMAVALTAS Technol6giairendszerek Paradigmav6ltils az energiagazditlkoddsban Biol6gia Munkaer6piac...............

238 239 239 244 249 249 250 261 262 263 264

VII]. TCSZ: KITORES A LABORSOL. AVAGY MIT VIHETI-NK A PADLASRA? jovo ........... Megjosolt ................. 266 Informdci6cseref6lddnkivtitekkel ................. 267 Biol6giaibomb6k ... 268 '269 OlcsoCD-rekorderek ................. Mozifilmaz internetr6l................ ...-....".......... 269 programok Intelligens ................ 210 Titk6rn6riad6................ .............. 271 Elektronikuspâ&#x201A;Źnz ........... ............ 271 Virtudliskozdpiskola .................. 272 Egyseges telefondij ..................... 272 F6rfr-fogamz6sgitlis ................... 273 Elektronikusszabfszat ............... 273 G6nterdpia a riik eseten ............. 274 Naphajt6su aut6 ............ .............. 275 Virtu6lismamutvAllalat............... .................... 275 Globdlistelefon ...... 276 Az AIDS vakctnhjael6rhetolesz ............. ......277

TARTALOM

kezir6s-felismer6s Szamit6gepes Zsirrombol6tabletta ................ Mtit6t tdvir6nyitassal Orsz6gokkozdtti k6ptelefonok Lak6ses munkahely nanotechnologia Tomegm6retii ......".. Napenergiaaz i$lagembernek Afiandoan mrikod6 rirdllomds Holograhkusdiagnozis GenetikusanmanipulAltelelmiszerek ...."....'.".. megveria sakkmestert A sz6mitogep Univerz6tsdonor ......... Takarit6robot .......... .....""'.'..'. szupereloszt6s Program,furuhivak, ............ Hat6konykopaszoddsg6tl6s Monolog a csapnak Uvegszalmindenotthonba okos szovetek"""""""' Onlinebolthal6zatok................. iizemanyac................. Kenderb6zisu - napszemtivegen ....'..'..' Virtu6lis va16s6g Gyogyszernehezfiuknak................. mikrorobot Sebeszeti CD helyettmikrochip Megbolygatottinformdci6struktura repiil6sa tomegekszhmdta Szuperszonikus dlre tor6se Az onlinehirdetesek jutunk ahalhoz Aquakulturdval .............'. a tanyerunkon? F,lelmiszer-tablettdk Hologramostelefon Nagy, nyilvanos,virtu6liskonyvtdrak Automatikusuth616zat '...'......'... engeddlyezese Bizonyosk6bitoszerek j6rmrivek Yezet6nelki.ili A Marsrasz6ll6seve ............. Magnesesvasutak

313

'...'...'.---....------271 ....'.....-'..."'278 .' 278 '. 278 279 -........'......." 279 ........"".......'. ........""" 280 .'. 280 .........""'281 '.'."...... 281 282 ..-.............. 282 ........'--..' 283 ................... ....'.......'.-"""283 ...'."..-....'.284 '...........'."""284 "'...-. 285 """"""" 285 .' 286 ...'-.....'..'287 .". 287 288 ......."'..-..289 ...'-'-.......'.' 29O ...'--.-...'..'. "..'....---.--290 291 '.........'-'.-.----.292 ...'.".-....'..'..' 293 ."'..----.......--.294 .........--..'...'.. 294 .........------.--....-..---.-.295 295 .--.----'.....' 296 ....'...-.....'.. ..-..-.'..'.297 ..'.. 298 -- 298

314

TERTECHNOLOGIA

Es6ly a tal6lkozdsra Sejttechnol6gia .............. Elektromosaut6k ......... Krionikus ujra6lesztds Onreprodukdlorobot Intelligensrobotok Hidrokultura................. Virtudlisszex............ Lehetetlen(?) .............

299 300 301 301 301 302 302 302 303

IRODALOM

304