Egely György - Tértechnológia 1. kötet - Nullenergia - issuu.com per egelygyorgy

E G E L Y G Y R G Y, f

TERTEGHNOLOGIAENERGETIKA

KORNETAS KIADOBUDAPEST

O Egely Gyorgy, Kornetds Kiad6, 1998

A Bevezetes a tdrtechnologi(ha.I. r6sz: Energetikacimri tanulm 6ny iltdolgozott, b6vitett kiad6sa.

Minden jog fenntartva, beleerWe a sokszorosit6s,a nyilv6nos el6ad6s, arhdi! es televizi6adds,

valamint a fordit6s jog6t,az egyes fejezeteket illet6en is.

rsBN 963 7843 s66

KORNETAS KIADOKiad6s6rt felel: Pusztay S6ndor i.igyvezeto igazgat6

Felelos szerkeszt6: Koves IstvdnMriszaki szerkesztci: SzlSvik Andr6s

Nyomtatta 6s kototte a Kaposv6ri Nyomda Kft. - 180845Felelos v ezeto'. PogSny Zoltiln igazgat6

,t

ELOSZO

E most megjelen6 tanulmdny t€mitja az energetika, amely hagyomAnyosana g6peszmernoki gyakorlat 6s feladatkor resze. A folytat6sak6nt k6s6bbiek-ben megielen6 kotetben szeretnek a gravit6ci6 6s antigravitdci6 miiszakimegold6saival foglalkozni, valamint nehdny fontos biol6giai kerdest 6s anomiilttrt is megvizsgdlni.ltt, az energetikai rdszben leirt e!6r6sok 6s berende-zesek mind elveikben, mind szerkezettikben radik6lisan ktilonboznek azeddig megismert energiatermel6 6s 6talakit6 szerkezetekt 61. A hipert1ri ener-getika cdlja a tdrben mindentitt jelenlev6, nagtmennyistig{i, szennyezetlen, kor-I dt I anu I h as z nd I h atd e n er giafo rrti s m e g cs ap o I tis a, fe I h as z nti I ds a.

Drasztikus szeml6letv6lt6st igenyel a hipertdri technol6gia fizik6j6nak 6smiiszaki gondolkod6s6nak elsajdtitdsa, s ez kiilonosen keserii pirula ag6p6szmernokok r6szere. A gdpeszet ugyanis szemleleteben ritka kivdteltcileltekintve determinisztikus folyamatokat haszn6l, s igy matematikai nyelve-zete is a kozonsdges vagy parci6lis differenci6legyenlet rendszerekre korld-toz6dik. A hipertdri technol6gia (hogy miert ezt az elnevezdst haszndljuk,arra csak k6scjbb tdrtink ki) alapjai nem determinisztikusak 6s a kvantum-mechanika alapproblemdihoz k6t6dnek, de annak szok6sos 6rtelmezeset6lis l6nyeges m6don eltdrnek, igy szemldletv6ltdst kivannak a kvantummecha-nika ndhiny probl6m6j 6n ak lrteknezeseiben is.

Fontosak lesznek olyan, csak eldg sziik korben ismert nemline6ris effek-tusok is, melyek az elektrodinamika determinisztikus, m6r ismertnek v6ltr9szdhez kapcsol6dnak, azoknak szerves folytat6sa, kiterjesztdse. (Ezek anemline6ris folyamatok persze nemcsak az elektrodinamikdban fontosak,hanem a term6szettudom6nyok m6s tertletein is.) Ezeket a hat6sokat el6szor Nikola Tesla, Henry Moray, Hans coler, Hubbard 6s napjainkban id.6s ifi. B6day kped haszn6lta fel energiatermel6 folyamatokr;.

M6r most el6re kell bocsdtani, hogy a hiperteri technologia alapelveinekfizlkai leirrisa nem teljes, egyes tertleteken sajnos csirdiban sem lelezk, mistertileteken pedig csak korvonalai l6that6ak. F,z6rt szirmos nyitott k6rd6sselfog taldlkozni az olvas6, s ezek mind egy-egy doccen6t, akad|,lytjelentenek

TERTECHNOLOGIA

a tdrtechnol6gia megertes6hez, elsajatit6sah oz vezeto egy6bkent is meredekifion. Ez a tanulm6ny sok szempontb6l elso a maga nem6ben, s ezzel sokgond is j6r. Remeljiik, a kes6bbi kiad6sokban ezeket a doccen6ket ki lehetkiiszobolni. A hi6nyoss6gok, fehdr foltok egy rdsze nem a szerzok ismere-teinek hi6ny6b6l fakad, hanem egyel6re sajnos ipari titok, igy nyilvdnossdgranem hozhat6, legaldbbis ebben a tanulm6nyban. A feher foltok, hi6nyoss6-gok m6sik resze pusztdn anyagi okok kovetkezmenye. Sok effektust, jelen-seget kellett volna reszletesebben ismertetni, de ez a terjedelmet, s igy akonyv 6r6t nagyon megemelte votna. fgy az olvasonak mindenk6ppen ondllomunk6t is kell vegeznie, ha a szerkezetek mrikodesenek fiz*itjflt reszlete-sebben meg akarja erteni.

Mint majd 16tni fogj6k, az osszes kdsziilek a v6kuumenergiira vagy null-ponti energiara alapozza mrikod6set, ez az energiaforras minden szerkezetimegold6sn6l. Ennek a kaotikus, fluktu616 elektromagneses energi6nak afluktu6ci6j6t er6siti fel az osszes szerkezet, valamilyen m6don elvezeti,hasznos form6v6 alakitja. Ezert a v6kuumfluktuitcio, a v6kuumenergia ter-m6szetenek megismerdsevel kezd6dik a tanulm6ny. Hatteranyagkent erde-mes elolvasni pdld6ul A. Rueda Survey and Examination of ElectromagneticVacuum Acceleration Effects cimii tanulm6ny6t (Space Science Review, Vol53, pp 223-345,1990).

A vakuumfluktudci6t hatekonyan felhaszn6lo kesnildkek nagy rdsze nem-linedris elveken mrikodik, ezert ezek 6tfog6 ismerete nagyon hasznos. Sokcikk, konyv jelent meg e tdmaban az utobbi evekben - szerencsere. Ajfnlomaz olvas6k figyelmebe p6ld6ul Gaponov, Grekhov, Rabinovics konyv6t,melynek cime: Nonlinearities in Action (Springer Verlag, 1992).

Tobbfele megkdzelitest is felhaszndlhatn6nk a tanulm6ny felepit6s6nel.Hakizdrolag kutatok szitmdra ir6dna, ak,kor az alapvet6 fuikai effektusokismertet6sevel a fiztkai modell- 6s paradigmavdlt6s sztiks6gess6g6rol szolr'acsak. De ezatanttlmirnykotet elscisorban az energetika irdnt drdekl6dd miisza-kiaknak kdsziilt, ezert m6s utat kell kovetniink. Ez6rt elsosorban a mtikodesmegertes6hez sziikseges alapelvekkel, modellekkel foglalkozunk, s csakolyan m6lys6gben, ami elengedhetetleniil sziiksdges. AzI. rlszben egy osz-szefoglal6 kovetkezik a jelensegek fizrkaialapjakol, arr6l, hogy mi a hipertdrienergia, vagy nullponti energia frztkai termeszete, 6s melyek az alapvetbtulajdonsdgai. Ezutin, az eI6z5 fejezetre epitve, ennek az energiinak akiayeresdre szolg6lo m6dszereket, fizikai effektusokat mutatunk be, ezek

ELOSZO

el6nyeit, htlitrdnyait is leirva. Minden r6szben rovid attekintest adunk at6rtechnol6gia eddig m6r ismeretesse v61t szabadalmaztatott elj6r6sair6l,hogy ldssuk a szobajohet6 eszkozoket 6s m6dszereket. v6gtil az ttoszobannagyon roviden a tdrtechnol6gia alkalmaz6si lehet6segeit elemezziik.

Alapvet6 feladat annak abizonyitina es ismertetese, hogy az itt ismerte-tendo tertechnol6giai szerkezetek nem az energiamegmaraddsi torvdny meg-szegesdvel, hanem ellenkezrileg, annak betarttisdval miikridnek. Azt is bekiv6njuk mutatni, hogy milyen lehet6segek adodnak egyre jobb energiakon-verterek keszites6hez. A tanulm6ny n6hdny esetben rovid h6tt6ranyagot,,,boxot" tafialmaz, amely m6s behitipussal van szedve es saj6t 6br6i isvannak. Ezeket azert ktam, hogy segitsdk az anyag meg6rt6set. Ugyanilyenc6llal kesziilt a fiiggelek is. Sajnos ezeknek ahi$teranyagoknak a terjedelmeta tervezetthez kdpest er6sen csokkenteni kellett anyagi okokb6l. A megadottirodalom viszont segitseget nyijt az egy6ni munk6hoz, tifiekozodlshoz.

Nem veletlen, hogy eddig nem terjedtek el ezek a konverterek annakellenere, hogy m6r a 20-as evek vegen meg6pitettek az elsri mrikodo model-leket. Negy feltetelnek kell egyszere teljesiilnie ahhoz, hogy elterjedjenekezek a kesztildkek. Ez a ndgy feltetel a kovetkez6:1. Legyenek miikodo modellek, amelyek bizonyitjirk, hogy a vdkuumfluktu-

6ciob6l az energia kicsatolhato. Ez a munka megindult, m6r vannak kisteljesitmenyri mrikod6 modellek.

2. Ismerni es ismertetnikell az alapelveket, hogy ne kelljen mindig ujra eselolr6l kezdeni a kutat6st, fejlesztest. Ez a tanulmilny ezt a celt szolgttlja,remelve, hogy az 6rdekl6dcjk szdma meghaladja majd a ,,kritikus tome-get", s igy a terjedesi folyamat visszafordithatatlann6 v6lik.A fizikai alapelvek ismerete a leend6 konstruktorok szftm|ra is fontos,hogy tudj6k, milyen ir6nyba erdemes haladniuk. Az els6 konstrukt6rdk6ri6si tapasztalati tud6ssal es intuici6val is rendelkeztek, amikor k6snil6-keiket megalkott6k. Ez csak keves ember szaman adatik meg, s cjk semtudt6k 6ttorni a hallgatds, az ellenerdek falitt.Ezta falat konnyebb 6ttorni,ha tiszt6n l6tjuk, a mai fiztku tuddsunk is elegend6 ahhoz, hogy elfogad-juk a vdkuumflukturlci6t hasznosito kesziil6kek megval6sitds6nak lehetoseget.

3. Sziiks6g van a kornyezetvedSk segits6g6re, t6mogatasara - 6k m6r felis-mertek a jelenlegi drdga es kornyezetszennyezo ,,fekete" technol6giaveszelyeit.

TERTECHNOLOGIA

4. V6giil, de nem utols6 sorban, sziiks6g van olyan v611a1koz6 ipari h6ttdrre,amely gyarthsba viszi ezeket a kdsztlekeket.

Ugy tiinik, hogy mara mind a negy felt6tel beteljesilt. Vannak miikod6mo dellek, nagyj6b6l tiszta a fizkai h6tter, a kornyezetvedok egyre er6seb-bek 6s c6ltudatosabbak, 6s sziiletoben van a kornyezetvedelmi ipar is. Az6tt6res ideje elerkezett.

A t6rtechnol6gia - a v6kuum vagy az eter - uj, eddig ismeretlen 6shasznositatlan tulajdonsdgait alkalmazo technika. Mindeddig nehany el-szdnt, szivos 6s szerencses feltalalo ,,tenyerelt bele" veletlenil azokba azeffektusokba, melyek uj, eddig lehetetlennek v6lt effektusokat eredmenyez-tek.

Tobbfele uton, szdmos uj effektust lehet tal6lni, melyb6l az [. kdtet anullponti energia fogalm6val, flzlkal- alapjaival ismerteti meg az drdekl6d6olvas6t, s benne nehdny szabadalmi leir6st 6s tal6lmSnytored6ket is lehettaldlni. Amikor a Bevezetds a tdrtechnol6gidba cknii konyvem k€sziilt, av6kuumenergia meg a fuikusok tobbsege szamdra ismeretlen vagy bizony-talan fogalom volt, a mdrndkok pedig egy6ltal6n nem ismert6k. Azotakisdrletileg egydrtelmiien sikeriilt bizonyitani a nullponti energia 16tdt, ssorozatban gy6rtjdk azokat a koriilbeltil 170%os fiit6berendezf,seket azUSA-ban, melyek ezt a hatdst haszn6lj6k.

Sokat, de nem eleget fej16d6tt ez a teriilet, s ma m6g messze nem kapeleg tdmogatilst: egy maroknyi elszAnt emberen kiviil nem foglalkozik velesenki. Rem6lem, ez a kotet mdg t6bb ember kezfhe keriil, s igy a tuddsunk-bolhiinyzo sok ,,feher foltot" id6vel fel tudjuk sz6molni, s a gyakorlatbanmfkod6 g6pek meghozzirk a t6mdnak a megdrdemelt t6mogat6st.

Budakeszi, 1998. 6prilis 30.Dr Egely Gyorgy

I. RESZ

ATERTECHNOL6GNFIZJKAI AI.APJAI

Miel6tt a frzkai alapok ismertetesdbe belekezdenenk, egy fontos megjegy-z€st kell tenni: mindazok, akik tertechnol6giai szerkezeteket, szabadenergiakonvertereket, antigravitdcios eszkozdket stb. felfedeztek, nem ismert6k j6la kvantumelmeletet. Mindazok akik jol ismerik a kvantummechanik6t, folegannak ortodox felfogas6t, nem tudtak ilyen szerkezeteket kdsziteni. s hogymi6rt, a fejezet veg6re rem6lhet6leg vil6goss6 v6lik.

A NULLPONTI ENERGIA ES TUIAJDONSAGAI

Ha feltessztik a k6rd6st egy mfszaki szakembernek, hogy milyen a t6ridoszerkezete, azI viiaszolja, hogy csak az anyagnak van szerkezete, a t6rneknincs, annak csak kiterjed6se, dimenzioi vannak 6s ez pedig hiirom. val6j6-ban a t6rnek is van szerkezete, m6ghozz6 egeszen drdekes 6s kiilonleges, esaz sem biztos, hogy a t6rnek csak h6rom, egym6sra mer6leges kiterjed6se,dimenzi6ja van. De nezzik most csak a kerdds els6 r6szdt, vizsgdljuk meg,hogy milyen a ter szerkezete.

Ha a t6rb6l elt6volitjuk az anyagot, akkor a mriszaki szakember sz6m6ramegjelenik a v6kuum, bdr a miiszaki terminol6gi6ban a l6gmentes en leztrrt6rben levci, alacsony nyomAsu ghz jelenti a v6kuumot. Ha tov6bb tokdlete-sitjiik a szivattyuz6st 6s tort6netesen milden anyagot tokeletesen el tudunkt6volitani egy lezhrt tlrreszbll, akkor m6r csak elektromdgneses sug6rz6smarad ott. De ett6l is megszabadulhatunk, ha abszoftit nulla fokra hiitjiikezt alezintreret. (A gyakorlatban ezt az iiTapotot a t6voli vildgrir anyagmenteshelyein eleg j6l megkozelitjiik.) Termikus sugarzdLsmentes es anyagmenresizolitlt regi6kat kis6rletileg is el6lehet iilitani, teh6t a fizikai v6kuum el6gj6l megkozelithet6, ha jelenlegi gyakorlati szerkezeteinkkel nem is tudjuktok6letesen megval6sitani. A vakuumr6l alkotott felfog6sunk a technika 6sa frzika rlll6sdt6l ftigg6en mindig vrilto zott . (Egy j6 osszefoglalast tal6lhatunkTimothy Boyer cikkeben, a Scientific American cimti folyoiratban.)

1 0 TERTECHNOLOGIA

A XVIL szinadban ugy gondoltitk, ha teljesen kiszivattyizzak a levegotegy adott t6rr6szb61, akkorjutunk a tok6letes v6kuumhoz. Kes6bbiek sor6na XD( szinadban nyilvdnval6v6 vdlt, hogy alezixt terresz meg h6m6rsekletisug6rz6st, termikus sug6rz6st is tartalmaz, 6s az ugyanugy osszenyomhato,mint a gdzok. Termeszetesen a sug6rnyom6s drteke nagyon alacsony, es igymfszaki szempontbol nem ldnyeges a szok6sos paramdtertartomAnyokonbeltil. Az6ta azonban r6jottiink, hogy egy bizonyos elektromagneses sug6r-zdrs akkor is megmarad a terben, ha a rendszert abszolut nulla fokra hiitjiik,es ez az ugynevezett nullponti sugdrzds, a vdkuum szerkezetenek kikiisz6-bolhetetlen resze. Ez az elektromdgneses nullponti sugdrzds lesz a kdsdbbieksordn a vizsgdlatunk tdrg,ta.

Azt mdr reg6ta tudt6k tapasztalatbol, hogy a testek hcimerseklete es afeliilet arryaga, jellege nagymertekben befolydsolja a hosug6rzdst. Ennekpontos kis6rleti es matematikai leirAsdt csak a mult szinad vdgen tudt6kmegadni. Egy nemet fizikus, Wilhelm Wien adta meg 1893-ban a hcimer-sdkleti sug6rz6snak a pontos matematikai alakjdt.

A nullponti energia let6t el6szor elmeleti uton j6soltdk meg, m{ghozzita kvantumelmelet ki6piil6s6nek kezdeti szakaszin [ 2 ] . Amikor Planck kidol-gozta a h6sug6rz6sra vonatkozo m6sodik osszelugg6s6t l9lO-ben, az a kovet-kez6 form6t oltotte az energiasiirrisegre :

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

( l )

(A z6rojelben 1ev6 tag a sririisdgfiiggveny. Ez a mdsodik tagnal linedrisl)ahol:ro : a korfrekvencia, m€rt6kegysdee Illseclk =Boltzmann alland6, 1,38' 10-23 lJoulel"Ilp : a sugtirzds dtlagos energiasiirisdge m1dusonkdnt,lJoule' sec/m3l

(ahhoz, hogy t6rfogati energiasiiriiseget kapjunk, integr6lni kell a teljesfrekvencia, vagy korfrekvencia, vagy hull6mhossz tartomanyra. Az energia-siinisdg az

rE: I p(a1r)da

J@ - 0

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAI ALAPJAI

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

fi = Planck alland6, 1,0545 - 10-34 {Joule. secl(gyakran hasznaljuk ah = hl2n alakban, ahol h:6,625. 10-34 [Joule. secl)c = fenysebess€g, = 2,997 . 108 fm/seclT: abszolut h6mdrsdklet ['K]

Az ( I ) osszefiigg6s egy h6m6rseklett6l fiigg6 (termikus) 6s egy att6l nemfiigg6 (nullponti) tagot tartalmaz.

p(ro, 7) = pr(c,r, T) + pzpp(a), azaz

p,: termikus tag, hom6rsdkletfiigg6, 0 "K-n6l eltiinik, azaz p,(a,0) = 0. Eza tag volt Planck eredeti, 1900-ban kidolgozott formuldja, melyettizev mulvajavitott, modositott; es

pTpp:zerc pont, vagyis nullponti energiasug6rz6s tagja (nem fiigg ah6m6rs6klett6l). sfiriisdgfiiggvdnye lineAris, ltsdaz (l) kifejezds zinojelbenlev6 mdsodik tagidt.

A k6t eloszl6si gorbe egym6shoz viszonyitott alakja az L iJ:lr6n l6that6.Ha nem a korfrekvenci6t, hanem a frekvencidt haszn6ljuk, atkor az

a = 2nv 6s h: hl2n osszefiigg6ssel a m6dusonk6nti energiasiirfsdg elosz-l6sa a szinten ismert:

alaku lesz. Ugyanez az osszefliggds a hulldmhossz fiiggvenydben, a )u= clvfelhaszn6l6s6val a kovetke z6 alaki lesz:

1 1

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

#=oQ,q:eyG-.+) (rc)

( l .d )

Az (l) osszefiigg6sben a jobb oldalon zirojelben tal6lhat6 az I l2ha tag,ami a m6dusonkenti nullponti sugarz6s energiasfriiseg6t jelenti, mig a m6sik

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

1 2 TERTECHNOLOGIA

tag a h6sugarz fusnakazismert osszefitggese. L6tjuk, hogy a z6r6jelen beliil csak

az els6 tagban szerepel a homers6klet, a nullponti energidban nem, azaz anullponti energia a h6m6rs6klettol fiiggetlen, nem tiinik el mrlla fokon sem. Az(1.b) osszefiiggfsben differenci{lis form6ban mar jol lftszik a nullponti energi-asiiriis6grrek az alakia, es meglehet6sen kis 6rt6knek ttinik, hiszen a nevezobena fenysebessdg kobe szerepel, 6s maga a Planck alland6 is nagyon kicsi, 10-34

[Joule/sec] nagysfgrendii. Azonban a magasabb frekvenciak fele haladva a hes a nevez6ben lev6 c3 €rteke mar kompenziihato 6s a magas frekvenci6k fele

a teljesitmenysiiriiseg is mar a vegtelen fel6 kozelit. (Ez divergenciat okoz, s

emiatt 61ta16ban kihagyt6k a nullponti energrifiaszhmit6sokb6l, mondvan, hogynincs val6s jelentese, hiszen divergens.) Aiacsony frekvenciaknal a te|esitmeny-siiniseg nem nagy, de ha integrd[uk ezt a kis teuesitmenystiriiseget mindenegyes ir6nyra, es minden egyes frekvenciara, akkor nagyon magas erteketkapgnk. Attolfiigg6en, hogy hol v6gjuk el a frekvenci6t, mi lesz az a Kisz$ber-tek, ami fo16 nem nohetaz elektrom6gneses sug6rz6s frekvenci{ja, m6s es m6senergiasugdrz6s erteket kaphatunk. Tobbfdle becsl6s is ismert, de ezek mindmegegyeznek abban, hory rendkivtil magas energiasiinis6g 6rt6ket adnak.

Az energiasririiseg becsl6se attol fiigg, hogy az l]a itbrin l6that6 kobosnullponti fajlagos energiasiiriis6g eloszlas gorbdje alatti teriiletet meddigintegrfljuk, mikor, melyik korfrekvenciitnil fejeznlkbe az tntegrii{st. Ha amaxim{lis korfrekvencia 6rt6ket ugy becsiiljtik meg, hogy a nukleonok m6re-t6n6l nem lehet nagyobb az elektromfgneses sug6rz6s hulldmhossza, akkorl, * 10-33 cm erteket kapunk. Ehhez a f6nysebess6gb6l koriilbeltil 10-aa secnagys6grendri karakterisztikus id6tartam tartozik. Igy a kdrfrekvencia ertdke1044 Hz nagysAgrendben mozog, itt kell az rntegriiirst abbahagyni. Ekkor akobos spektrum alatti terii,let koriilbeftil 1ge+ g/cm3 tomegegyenert6kii ener-giastiriis6get ad (az E: mc2 osszefiigg6s felhaszn6l6s6va1). Ha alacsonyabbfrekvenci6nfl ,,vfgjuk el" a spektrumot, akkor kisebb 6rt6ket kapunk' MAsbecslesek,,csak" 1gz0 g/cm3 energiasiiriiseget adnak. (Osszehasonlitdsk6nt:az atommag siirtis6ge koriilbeliil l0la g/cm3).

Ez a megfontolAs azt mutatja, hogy val6j6ban nem a ,,sfrii" anyagmozogaz iires v6kuurnban, hanem a sririi, de surl6d{smentes elektrom6gnesesrezgesek ,,tengerdben" mozog a kis siilis6gii anyag. Ezen modell szerint av6kuum val6j6ban nagyon siirii, es magas a fajlagos energiatartalma. Pon-tosan ez6rt a magas energiasiiniseg{rt erdekes szdmunkra a nullponti ener-gia vagy vdkuumenergia. N€zztik meg reszletesen ennek tulajdons6gait'

A TERTECHNOLOGIA FIZII(A| ALAPJAI 1 3

Planck 1910-ben kvantummechanikai megfontol6sokb6l jutott el a null-ponti energiithoz, de ezzel az effektussal nem sokat tor6dtek. ugy v6lt6k,hogy ez az elektrom6gneses spektrumhoz tafiozna, de nem j6r megfigyel-het6, m6rhet6 hat6ssal. igy a nullponti energiakdnt sz6montartott jelensegaz ortodox kvantummechanik6ban csak egy ritkdn megemlitett, ink6bbzayaro 6s felejteni valo effektuskent jelent meg ([3]).

Ez afoleg nagy frekvenci6knal jelentkezo magas energiasiinis6g val6banmeglep6 - azonnal felvet6dik a kerdes, hogy miert nem tapasztaljuk ezt,

Fa.5 r.00r-16Io

F3t ?50t-trAHaE

.E o.mprcB

J

E! r.mr-rc

G00r.lo1 0 " l 0 rl 0 r

bclrveuc{a

A gorbe alatti terulet adja az energiatartalom ert6ket. A nullponti energiagorbeje nem frigg a hom6rs6klettol, 6s ldtszolag a v6gtelenbe tart. Valoj6-ban a frekrrencidnak van egy felso korldtja, de ennek ert6ke m6g ketseges.Egyes sze,'cik rigy velik, hogy a regkisebb, meg szamitasba veheto m?ret.10-33 cm, igy a maximdlis frekvencia kor0lbelui jOaa Hz.

\It /

//,\

Iure \'j

1./A ABM: A TERMIKUS ES NULLPONTI SPEKTRUM LOGARITMIKUSKOO RDINATAR E N DSZER B EN

r.36t-16

t.mt-t6

Etk

t zlor-rcAI

Ia

.I

E o.oor-rD

lralrrucla

r.16 ASRA: ATERMTKUS SpEKTRUM ecv nEszr urueARtsKOORDI NATAR EN DSZE R B E l.r

l.as-16

l.oot-16

5!

{ ?.!or-rrs3cR umr-ra=tc

trckvscaa|.OI+1t3A,'

T.uc ABnn: A NULLPoNTI SPEKTRUM EGY RESZE LINEARISKOORDI NATAREN DSZERBEN


miert nem jelenik meg iszonyatos rombol6sk6nr ez ahatalmas energiasiini-seg? A viiasz egyszerii es nyilvdnvalo: az6,rt, merr ez a sugirzfts homog6nes izotrop. A gyakorlat is ezttfimasztjaali, hosszu ideigeilrtnem lehetettkiserleti bizonyitekot tahlni letezes6re, mert valoban: a v6kuumenergiaeloszldsa homogdn es izotrop.

Homogenitas alatt azt ertjik, hogy nincs a t€rnek jelenleg olyan ktilon-legesen kiv6lasztott helye, ahol ez a nullponti sug6rzis ertdie dsebb vagynagyobb lenne, mint a kornyezet6 , es az6rt izotrop, mert nincs a tdrnek egyolyan speci6lisan kijelolt tr6nya, ahol m6sk6nt viselkedne ez a sugarzAs. Anullponti energia ilyen szempontb6l m6skent viselkedik, mint a Lornyrr.-ttinkben tapasztalhato homersekleti sug6rz6s. Ez utobbi homog6n, hiszenpeld6ul a Napb6l erkezo sug6rz6st (az elnyelo hatdsok kiv6tel6vel) minde-niitt ugyanolyannak talaljuk, de nem izotrop. (Mert peld6ul a Nap fe16fordulva a sugdrzds er6ssege joval nagyobb, mint ha kezdtink a Napt6lelfordulni, vegillis taldlhatunk olyan helyet, olyan hanyt, ahonnan a Napsug6rziisa egyiiltaliln nem 6r minket. Ezert tehtfi pelddul a Nap sug6rz6sihomog6n, de nem izotrop 6s igy van ez a szrlind tistek h6sug irzitsinii.)

A nullponti energia azert nem gyakorol detekt6lhat6 traiast szok6soseszkozeinkre, mert homog6n es izotrop. Minden irdnyb6l eri hat6s a resrc-ket, igy eredo hatds nemjon letre, legaldbbis makroszkopikus mdretekben.Hasonl6 a helyzet a statisztikus mechanik6ban, ahol a makroszkopikustestek azert nem mozduLnak el, mert az 6ket ,,bomb6zo,' gdzmolekul6kegymas hatasdt kiegyenlitik. Ha viszont avizsgirlt t6rgy merete elegend6enkicsiny, a molekul6k kolcsdnhatdsa m6r 6rz6kelheto Gsz (Brown mozg6s).

Termikus sug6rz6ssal is el lehet 6rni homogen es izotr6p eloszl6st egybehatiirolt kis t6rr6szben, pdldriLul olvaszt6kemenc6ben. Mierf nem olvadnakel akkor atdrgyak a nullponti energia elnyelese miatt? Azlrt,mert a tirgyak6s kornyezettik egyensulyt alakitottak ki a modusonk6nti kob6s energiasii_lisdsri nullponti energidval. Az egyensuly csak ilyen kobos eloszl6ssal alakulki, de hrimersdkletJiiggetlen m6don.A termikus sug6rz6s, mint neve is mutat_ja' h6m6rs6kletfiigg6. Az ilyen jellegri eloszlds egyensulya bonyolult, fugg azabszorpci6s, emisszi6s, transzmisszi6s es geomettiaitlnyezdttot lr. A null-ponti energia ezeklol a parameterekt6l nem fiigg.

A nullponti energia homogenitdsa es izotr6p jellege azt jerenti,hogy a rcrb6rmely rdszeben ezt a tulajdons6got tapasztaljuk, p6ld6ul a Fold vaw acsillagok belsejdben, de a tdvoli vil6grirben is ez a tulajdonsdg megmarad,

TERTECHNOLOGIA

azaz mindemitt ugyanolyan m6rtekri, es ugyanolyan tulajdons6gu, speci{liskitthtetett irdnyt teh6t nem tal6lunk. Az izotrop tulajdonsAg miatt Lorentzinvaritinmak is kell lennie, mivel nincs kitiintetett inerciarendszer, ahol eza jelens6g m6skent viselkedne. igy minden megfigyel6, aki egy kiv6lasztottt6vo1i ponthoz k6pest egyenletes sebess6ggel mozog, 6s egym6shoz kepestnem gyorsul, ezt a jelens6get ugyanolyannak fogja tal6lni' Ez nem 6ll ah6mers6kleti sug6rz6sra, vagy valamely test 6ltal kibocsatott elektrom6gne-ses sug6rz6sra, ott ugyanis a Doppler eltolod6s miatt az inerci6lis rend-szerben mozgo sugarforr6s frekvenci{ja es intenzithsa mds 6s m6s lesz, hafelenk kdzeledik, vagy t6ltink tdvolodik a sugdrforrds' (L6sd 2- itbta.) A l4lirodalomban Boyer reszletesen is megindokolja, hogy mi6rt kell homogen-nek 6s izotropnak lennie ennek a sug6rzdsnak. A Lorentz invariancia leve-zet6s6t a 2. box tartalmazza.

A v6letlenszerri eloszl6s kovetkezmenyekent azert lehet kiztrni az inho'mogenit6st, mert id6vel ezek az inhomogenit6sok mindenk6ppen megsztin-nenek. Egy ilyen inhomogdn sugarzasi terben 1ev6 dipolus oszcillator azon-nal m6s frekvencifn kezdene sugdrozni 6s ez az inhomogenit6st eltiinteti.Hasonlo lenne a helyzet, ha ez a veletlenszerii nullponti energiasugfrz{s aterm6szetben nem lenne izotr6p. Ebben az esetben ta16ln6nk egy olyanir6nyt, ahol peld6ul sugfrzasi nyom6st lehetne kimutatni. A nullponti ener-gi{nil viszont a term6szetben nem lehet egy ilyen kiv6laszlott tinyt tali1/''ni, csak a homers6kleti sugarz6snal. A toltott dip6lusokon egy ilyen kittin-tetett irinnyal rendelkez6 sug6rz6s azonnal sz6tszorodna, teljesen v{letlen-szertivd v6lna. Ha viszont nincs kittntetett ir6ny, akkor bdrmilyen toltottdipolus oszcillftor azizotrop v6letlenszerii sug6rz6st nem fogja iira ifiala-kitani, hanem hasonl6 formaban fogja elnyelni, majd ujra kisug6rozni v6let-lenszerri ir6nyba. (Erre a levezetdst Boyer a [4] irodalom B fiiggelek6benadja meg.)

Belathat6, ha a nullponti energia homogdn, izotrop, es Lorentz transz-form6ci6val szemben invari{ns, akkor a szokSsos termeszetes kflriilmenyekkozott nem tapasztalhatjuk hatds6t. A helyzet analog althoz, amikor egylezitrt terben homog6n h6m{rsekleteloszlfs mellett vizsgfljuk ginnak a nyo'm6s6t, 6ram16s6nak iranydt. A g6zmolekuldk vdletlenszertien fognak mozog-ni, nincs kitiintetett ir6ny, es alezint terreszben nem tal61unk olyan reszt,ahol a nyomds elterne a tobbi t6rreszben ta16lhat6 nyom6st6l'

Spektrum intenzi t6seloszldso

p(")

k6ze led6 renszerv>0,v= d l londd

6116 rendszer

t6v_olod6 rendszervd rds k€k v<0,v=6l lond6

ar I t /sec]

Fekete test spektrumdnak v6tttoz6sa attor ftiggoen, hogy az dil6 rend-szerhez k6pest kozeledik vagy tiivolodik.Ez a spektrum nem Loren?-invaridns, a spetctrum vitttozik. A kozered6rendszer sugiiadsdnak intenzitasa no 6s a frelarencia is eltolodik. A sugdaotest f homerseklete mindh6rom esetben azonos.

Spekt rum in tenz i toseloszl6so

kdze led6 rensze rv)0,v=6l lond6

e rr L

A nullpontienergia spektruma nem v6ttozik attolfugg6en, hogy az egyen_letes sebesseggel mozg6 tirrgy kozeredik vagy tdvotooit. n ooippter Jltotedds ugyan bekovetkezik , de azeltolodott spekirum r6sz heryere'ugyanoryanr6sz kerril, mint eredetileg volt. Viiltozilst csak akkor lehetne eszrevenni, haegxveges 6rt6ken v6ge lenne a spektrumnak, s azt a magas frekvencidtmeg is tudndk figyelni. Az intenzitiis vdltoz6sok nem ldtszanak, komprimil-lodnak.

?^

6116 rendsz

z. ABRA: ATERMTKUS FS NULLpoNTt sucARzAs vsEtKEDEsE rNeRcAusRENDSZEREKBEN

kondenz6tor

gen erdtor

h6szigetel 6s,benne szivottyr l

Tko rnyezet

in tenzit6scs6 kkenCs in ten z i t6s

n 6 veked€svd r6 seltol6dds

kisebb sugdrnyomds k6keltol 6d6s

nogyobb sug6rmyomds

forg6 h6sugdrz6 kerdk

forg6rdsz

A 2./a 6brdn ldrthato, hogY a koze-ledo tdrgyak melegebbnek, a t6volodoak hidegebbnek lAtszanak, sezzel a hom6 rs6 klet-k0 lon bs6 g gelelvileg hoerog6pet is lehet hajtani.

86r a forgor6sz aTy kornyezeti h6m6rs6kleten lesz, az 6llo hocser6lok aDoppler eltolodas miatt elt6ro hom6rsekleten lesznek. Term6szetesen ezaz elvi elrendezes rendkivul kis h6m6rs6klet-kulonbs6get ad, igy a gyakorlatszdmAra nem megfelelo.

Az elrendezes csak l6tszolag nem igenyel folyamatos munkabefektet6st.Valojdban a kazdn magasabb homers6kletebol szfurmazo, a kondenzdtorhozk6pest magasabb sugdrnyom6sa a forgo kereket lassitja. Ha a folyamatotdllandoan fenn akarjuk tartani, munkat kell v6gezni a ker6ken. A nullpontispektrum sz6mdra a spektrumeltolodds nem jon l6tre, igy ezt a spektrumotnem lehet ilyen erog6p-konstrukciohoz felhaszniilni.

z./c AaRa: A SpEKTRUMElroLnsnn rpirErr H6eRoGrp rLvr

A TERTECHNOLOGIA FIZIKAI ALAPJAI 1 9

Ha a nullponti energia sug6rz6sa nem homogen es izotrop lenne, marr6gen ismern6nk es haszn6ln6nk. Ezen tulajdonsdgai azonbin rendkivtilim6don megnehezitettdk ennek az energiinak a megtal6l6s6t. Ezt aLorentzinvarianci6t lnzilrolag az (l) osszefiiggesben leirt, a frekvencidban kobosenergiaeloszl6s spektrum tudja biztositani, amint az a 2.6br6b6l is l6tszik.Ilyenkor hi6ba tortenik Doppler eltol6d6s, egy m6sik frekvenci6b6l lecsok-ken6 frekvencia kitolti az eloz(5 hely6t, teh6t nem vessziik 6szre inerciarend_szerekndl a sebessdgkrilonbs6get. Ilyen szempontb6l teh6t a nullponti ener_gia eterkdnt nem johetne sz6mit6sba, nem lehet kimutatni a megfigyel6mozg6s6nak sebesseget. Az izotrop tulajdonsdg miatt nem lehet sug6rnyom6st sem kimutatni (ez az ugynevezett Einstein-Hopf sug6rnyom6s), es ezis kifejezetten csak a kobos eloszl6su energiaspektrumra je[emz6.

Teliesen mds lesz az eset, ha nem 6lland6 sebessegti ineicia rendszerekbolhanem gyorsulo rendszerekbcil hgyeljiik 2 nuilponti energia spektrumdt.Ekkor, azaz gyorsulo rendszerekndl m6r megfigyelhetci v6ltoz6i j6n letre,de errol kes6bb r6szletesebben is irunk. N6zziik most meg azt, htgy mi isennek a nullponti energianak a forr6sa.

A FORRASA nullponti energia forr6s6t r6szletesen vizsgdlja Harold puthoff [5]-ben.Elvileg kdtfele modon j6het letre eza sug6rz6s: vagy ugy, hogy a vildgegyetemkeletkez6sekor ez a stg6rz6s is l6trejott peld6ul tgy, mint : r roko, iozmikushiitt6rsug6rz{s, vagy pedig a nuilponti erektomtigneses sugdrzris az univer-zumban taldlhatf rdszecskdk dinamikus mozgtisdnak a kdvetkezmdnye. Az t5lirodalom ez ut6bbi hipotezist tilmasztja al6, es ez aztbizonyitja, hogy egykonzisztens, 6lland6an regeneral6do sug6rz6sr6l van szo, u-lry a teljes uni_verzumban mindentitt ugyanolyan. Ez annak a kovetkezmenye, trogy a null-ponti energiasugarzds elnyelds es ujra kisugarz6sa egy dipolus altal helyi egyen-sflyon alapul, azazha egy dip6lus ilyen inhomogen, veletlenszerti sug6rz6stnyel el, azt ugyanolyan form6ban veletlenszenien sug6rozza yissza. Ez a su-girzds tehii:i.dnmagdt regenerdlja nagy m6retekben is. Ez azzal j6r, hogy egyadott toltestltal erz6kelt ilyen hiittersugbrzts az egdsz univerzumdltal keltettnullponti energiasug6rzdsnak a kovetkezm6nye.Eza mondat azt is ttikrozi,hogy ha valamilyen m6don sikeriil ezt az eneigidt megcsapolni, es egy helyenak6r helyi inhomogenitds 6riin ifiaray,ttani, akkor ez ai energia-az eg6szuniverzumb6l ut6na p6tl6dna 6s korl6tlan mennyisegben ujri p6tolhato.

TERTECHNOLOGIA

Ezdrt korldtlan mdrtdkben rendelkezdsre dll6, megiiuki energiafornisrdl vansz6, amely a teljes univerzumban lejdtsz6d6 dsszes energetikaifolyamatot hasz-ndlja fol energiafondskdnt, azaz a t6voli es kozeli csillagok belsej6ben lej6t-sz6d6 folyamatok segits6gevel a gyakorlat szam6ra korlatlan energiasririisegues intenzit6su forrast ad, ami abszohit megiliul6 6s a kornyezetet nem szeny-nyezf,,zd ld" energiaforrds na k te kint hetd.

Ha ery ilyen sugarmezobe ery nyugalomban levo, elektromosan toltott reszecskettesztinh akkor az a kornyezo elektrom6greses sugarzas hatasara mozgasba jon, dea mozg6s amplitud6ja nem n<jr a vegtelensegig, hanem ery elegge alacsony halir6r'tekn6l megall6s a kornyezetevel egyenstrlpa keriil. Hasonloan ahhoz, mint amikora klasszikus sztochasztikus termodinamikaban egy pont mozgasa a kornyezetevelegyenstrlyba keriil. Nincs arra teh6t lehetoseg, hory egy toltott reszecske folyamatosan energiat nyerjen a komyezetet6l (hacsak kiilonleges feltdteleket nem f6masz-tnnk). Kimutathato tov6bbd (lasd t5l), hogy az eryes energiam6dusok frekvenciaikozott is eryensuly alakul ki, teh6t nem ldpnek fol a kiilonboz6 frekvenciak kozotttranziensek legfetebb naryon rovid idore. Ez ail.ielentt hogy bdrmely frekvenci6tis vizsgaljuk nem lesz dtlagosan energiatadas eryik frekvencicsoportb6l a masikba.Ezert a szabad toltesre hat6 nullponti energiasugarzas helyi eryensrlyt id6z elo, esa nullponti energiasuginas frekstenciagorbdie dnregenenil6.

xiSEnIeTI TAPASZTALATOK

HARMONIKUS OSZCILLATORAmit idaig olvastunk, az V,tzirolag e1m61eti megfontoldsokon alapult, mostnlzziJkmeg, hogy milyen kiserleti bizonyit6kok allnak rendelkez6siinkre. Leg-egyszeriibb lenne term6szetesen egy kistomegii elektromos tlltdst (azaz cdlsze-riien egy elektront) egy k6pzeletbeli rugora tenni 6s megn6ni, hogy ez azoszcillitor mit fog teruri az 5t gerJeszt6 sugarzdsban. Term6szetesen 0 "K-re kellhiiteni a rendszert, hogy a h6m6rs6kleti sugarzds (amely nem sziiks6gszeriienhomogen 6s izotrop) ne zavarla a rendszert. Egy ilyen harmonikus oszcill6tor-nak elvileg rdvid ido multan le kellene allni, ha kii{s6 gerjeszt6st nem kap, mivela toltes mozg6sa miatt energi6t sug6roz, teh6t csillapitodik. Ebben az esetbena toltds energiakisugitrzisa miatt a rendszer nemsolcira teljesen nyugalombakertilne (l6sd 3. 6bra). Aharmonikus, sug6rzo oszcill6tor mozg6sa viszonylagegyszeriien szitmithato 6s konnyen kezelhet6 rendszer.


Ha nem lenne a nullponti energia, a csillapitotI, rezgo rendszer telesnyugalomba kertilne egy id6 ut6n. A nullponti energia homog6n 6s izotr6pelektrom6gneses sug6rz6sa kovetkezteben azonban ez a rendszer nem csil-lapul, 6s az ( I ) osszefiiggesben megadott dtlagenergidval fog mindig rendel-kezni. Ekozben termeszetesen elnyel es ki is sugdroz energi6t az adottoszcilliitorra jellemzo frekvencidn.

Gyakorlatilag a ,,rug6ra" fiiggesztett oszcilldtor mint rendszer megvalosithatatlan, hiszen ahhoz, hogy sz6mottev6 energiiija lehessen a rend-szernek, nagyon nagy frekvencidval kellene gerjeszteni, de m6g ekkor is azelnyelt es a kisugdrzott energia mennyisege margin6lis, gyakorlatilag merhe-tetlen. Az elektron tomege es merete pedig termeszetesen olyan kicsi, hogyma meg nem rendelkeziink elegendoen finom eszkdzokkel, amelyek ezt amozg6st frgyelemmel kiserhetn6k.

A SPEKTRUM,,KOMPRTMALASA"A kovetkez6 elm6leti lehet6seg rnegint egyszeriinek tfnik, m6gpedig egylezirtterreszben (dugattyuban) 1ev6 elektrom6gneses sugarz6s komprimaldsa a 4.6bran l6that6 m6don. Ha egy technikai v6kuumban (g6zmentgs kozegben) lev6dugattyuban a termikus kornyezet6vel egyensulyban lev6 elektromdgnesessugarzdst komprim6ljuk, akkor azszinte givklntviselkedik, komprimal6dik, esnem lehet teliesen benyomni az rlyen dugattyut, mert a termikus elektrom6g-neses sug6rz6s ellenall a komprim6l6snak, megvaltozik a spektruma, es asugarnyom6s drteke egyre emelkedik. (Technikailag persze ezt sosem tudjukmegval6sitani, a surl6d6s mindig el fogja takarni eztazeffekitst.) A sz6mitasokazonban egy6rtelmrien igazoljtrk, hogy a termikus elektromagneses sug6rz6s amaga torvdnyszenis6gei miatt megvaltoztatja spektrum6t. Normal, egyensulyi6llapotban a dugattyura mindket oldalr6l ivonos mert6kii sugarnyomds hat,mind a termikus, mind a nullponti energia sugarz6s6b6l. Az osszenyom6s, ha0 "K fokon tortenik (ahol nincs a homers6kleti h6tt6rsugirz6s), elvileg - ugytiinik - kimutathatnd a nullponti energia 1et6t. Ez azottbannem igaz. A nullpontispektrumot nem lehet komprimalni. Egyediil ez a kobos spektrum, ami nemmutat v6ltoz6st a komprim6l6sra, 6s ez6rt ez a kis6rlet alkalmatlan arra, hogykisdrletileg is bizonyithassa a nullponti energia l6tet. Ennek a m6r elozolegrirgyalt r-orcntz invariancia M oka, vagyrs az a flrlajdons6g, hogy a spektrumnem v6ltozik inercidlis rendszerben. A henger komprim6ldsa ut6n pedig adugattyri ujra egy inerciiilis rendszeren beliil lesz.

2 1

A legegyszerLibb rezgo mechanikus rendszer a harmonikus kulso gerjesz-t6s nelkrili csillapitott oszcill6tor, amely egy rugon fuggo tomeg, melynekmozgdsdt surlodds csi llapitja.

A rezg6s energidja az amplitudo negyzet6vel ardnyos. Kis tomeg (6s kisrug6drlland6) eset6n a rezg6s nem csillapodik teljesen, a kornyezettibenl6vo gdzmolekuldk dllandoan gerjesztik, rezgetik a rendszert.A legegyszenibb elektromos rezgo rendszer: egy toltott r6szecske, mely k6tlemez (vagy ket toftes) kozott rezeg. A toft6sre itt elektromos taszitoero hat, acsillapitdrs a kisug6aott elektromdgneses energia leadds miatt kovetkezik be.

kinogl tot t r6sz

'\-fl--F-ilr-ih-" lffttr*\fFtAf* ql 5ss l, f f i

. , , o{ e

o nu l lpont j energ io

otlogos €rt6ke oz TZzZZZZZZZ7Z QodottC)vol rezg6oszc i l ld to rno l e lv i e l rendez6s

Ez a rezgokor sem kerril teljes nyugalomba, a nullponti energiasugdzdsmindig gerjeszti a rendszert. e az dtlagos kit6r6s (energia) nullponti sugdrz6smiatt:

^ - h'rrrc - -

2

n+ -' | |

r-1 r-1

I F 't )t - l

R

i I sec]

id0

gyokor lot i e l rendezdsLCR rezg6kdr

s. AeRA: MECHANTKUS ES ELEKTRoMoS EGySzERU oszctLLAToRoK a. ABRA: ATERMTKUS sucnnzAs xovpntvAr,csn

1 .A termikus sugaads elvileg csapddba zarhato, tok6letesen hoszigetelo6s reflektdrlo falakkal. (A gyakorlatban ez nem valosithato meg.)

A bez6rt termikus sugarzdsdtlagenergiAjdnak eloszldsa.

2. A komprimdlt termikus sugiirzds spektruma magasabb homersekletnekfelel meg, mint az osszenyomds elotti Allapote. A nullponti energia spekt-ruma nem komprimalhato, ez a gondolatkis6rlet ott nem vezet nyomds-kulonbs6gre.

p(u,T2)

TERTECHNOLOGIA

A CASIiIIR EFFEKTUSVan azonban egy ujabb lehet6s6g, ami hasonl6 a most tirgyalthoz, amelyviszont mar alkalmas n lullponti energia letenek kis6rleti bizonyititshra.Ezta kis6rletet Hendrik Casimir, a Phillips gyar kutat6ja javasolta a negyvenes6vekben, s melyet az otvenes dvekben Sparnaay kiserletileg is bizonyitott(t61, t71). A kis6rlet maga elvileg nagyon egyszerti, az 5. ttbrhn lifiszlk,hogyan kell a kis6rleti eszkozt elrendezni. Az eszkoz maga egy sikkonden-zifior, ezt azonban nem toltjiik lol elektromosan, igy gyakorlatilag nincs aket elektr6d kozott elektromos vonzo vagy taszito ero. Homogen es izotr6pelektromdgneses termikus sug6rzast folt6telezve kapunk egy viszonylaggyenge er6t a ket lemez kozott az6rt, mert az elektrddok kriztjn csak egdszhulldmhosszil mfidusok alakulhatnak ki, mie az elektrodokon kivtil tetsz6le-ges hulldmhosszuak. igy a kilso feliiletre hato nyom6s emiatt nagyobb, minta bels6 feltiLletre hat6, 6s ez ki is m6rhet6. Az 5. trl:irtn lev6 rajzb6l l6tszik,hogy az elektr6dok kozott kevesebb sz6mu m6dus alakulhat ki, mint azelektrodokon kivtil, es min6l kisebb az elektr6dok kozti d t6vols6g, ann6lkevesebb modus alakulhat ki beltil, mint kivtil. Ez6rt bent a sug6rnyom6s6rt6ke kisebb lesz, mint az elektr6don kivtil. Emiatt a ket lemez ossze fognyomodni, 6s a sug6rnyom6sok ktilonbsege a d elektrod-tdvols6g csokken-tes6vel egyre nagyobb lesz. A hat6s levezetdset Milonni 6s t6rsai ([8] iroda-lom) adt6k meg, 6s ndh6ny r6szlet6t 6rdemes itt felid6zni. A (2.a) osszefiig-ges szerint egy tdkdletesen vezet6 femelektr6dra hat6 sugarnyomds a kor-nyezet fajlagos energia tartalmdt6l fligg, es a sugiirziis bees6si szdg6t61.

= 2Ecos'@ (2.a)

aholP: a sug6rz6s nyomds6rtlke IN/m2l@: az elektromdgneses sugarz6s beesdsi szogeE: az elektromdgneses sugarz6s tdrfogategysegre es5 fajlagos energiatar-

talma lJ/m3lA 2c-es tenyezo afeltftelezett tokdletes visszaveres kovetkezmenye.A cos @ tenyezS 6rtek6t k6tszer is figyelembe kell venni: egyszer a linedris

sugirnyomds norm6lis fuanyu komponensek6nt, mdsodszor pedig az A feli-letelem novekedesek6nt, mert a ferddn bees6 sugarz6s l/cos @val nagyobbfeltiletre jut, mint a normdlis ininyil beesdsndL

P:+

_-!_)-

atatr/\AAb A legnagyobb sugdrnyomdsa rovid hullAmhosszakndllep fel, mert azoknak na-gyobb az energiatartalma.

tsefet. hot6 Az ilbrAn csak a lemezekre

,.uroe.nuo_0, meroleges komponensekettrlntettrlk fel, a valosagbanbArmilyen beesesi szog dGfordulhat. A lemezek kozott\- viszont csak a lemezekremeroleges komponensek a' fontosak.

A casimir effektus feltoltetlen elektroddk kozott keletkezik, s a lemezekrehato sugdrnyom6s krilonbs6gen alapul. Az elektrodak kozott csak bizonyosegesz szdmu f6lhulldmhossz alakulhat ki, mert csak azok refleKdlodnax.Az elektrodokon kivril tetszoleges hullamhosszu elektromdgneses sug6z6salakulhat ki. Ez az effektus akkor is kialakul, ha abszoltt zerus fok kozel6-ben, h6mers6kleti sug6zds nelkul folytatjuk le a kis6rletet.

B Pout Az elektroddkat egymdshoz kozeliVe,egyre tobb hullamhossz kialakuldsiitzarjuk ki, mig a kulso sugdrzds 6s amiatta kialakulo nyomoero valtozaflanmarad. A Casimir er6 er6sen frigg azeleldrod6k geometri6jiltol, s az elekt-rodiik anyagdtol. Ha p6lddul az egyikelektroda magas permeabilitas0anyag, mig a mdsik jo dielektrikum,akkorta- szitoero lep felsik elektr6ddkeset6n is.

A casimir hatds kimutatiisanak az az alapla, hogy egy terreszben inhomo.genn6 tesszrik a nullponti energia spelftumdt.

5. ABM: A CASIMIR EFFEKTUS

aholV: Ad,

TERTECHNOLOGIA

Ha eltekintiink a termikus sug6rzdstol eskizinolag nulla fokndl mertink,akkor a sugdrnyom6s erteke a (2.b) osszeftiggessel irhato le, ahol E helydrea nullponti energiasfriis6gnek az (l)-ben levezetett ertdke keriil.

,:,(+)ry'P:## (2.b)

k= a lc , k r=nn lo '

Itt F az az ero lesz, melyet egy ro frekvenci6ju modus a kondenzatorle-mezekre gyakorol. Az ll2-es tlnyezot azdrt kellett figyelembe venni, merta nullponti energia m6dusonk6ntihrolrl2 energiaja egyenl6en oszlik meg alemezekre beeso 6s visszaver6d6 hull6mok kozott.

Nagy kiterjed6sri lemezekn6l az elektr6dokon kiviil k' 6s k, erteke b6rmelyert6k lehet, folyamatosan vdltozhat, mig a lemezek koz6tt (2 ir6nyban) csaka nld eg6,sz sz6mu tdbbszdrose alakulhat ki.

A beltilr6l kifele hat6 er6ket ugy kapjuk meg, hogy osszegezziik az osszesm6dus (hull6mhossz) iital kifejtett erot, es ezt rjale a (2.c) dsszefiigges.

P-'=#,:, t, [ [, tc.#r,:),iarl," Qc)

Itt is egy kettes t6nyez6t kellett bevezetniak6t fi.iggetlen polarizaci6 miatt'Elvileg co-ig osszegeznJka kialakul6 frekvencidkat. A gyakorlatban ez nemigaz, mefi egy bizonyos frekvencia felett m6r nem verodnek vissza azelektrom6gneses hulldmok a f6melektrodon, hanem dthaladnak raita an6l-kiil, hogy impulzusuk nagyban csokkenne. Ez viszont mindket oldalon igaz,igy az ercdmenyt nem befolydsolja.

A kivtk6l befeld hat6 er6t ugy kapjuk, hogy a szumm6zdst elhagyjuk 6sintegrdl6ssal helyettesitjiik a folyamatos an viitozo hull6mhossz miatt:

,,,=# [=, [{_,f -

l ll ' '=o

K;

It4+ tc?, + 4l)

t ldk,l dkyl dkr (2.d)

_l -l


Elvileg mindket nyomas6rtek vegtelen, azonban nekiink csak a ket nyom6sdrtek eltdrese, kiilonbsdge a fontos, es azt a (2.e) osszefiigges adja meg:

h,- P;#lZ- [ "ch - [- a,,' I r ' !lX + 2a-12

(2.e)

Mivel szamunkra csak a k6t nyom6sert6k kiildnbsege erdekes, ezert a(2.e) formul6t Mclaurin sorba fejtve a (2.f) osszeftiggeshez jutunk, aholegy egyszerii alakban ldtszik a Casimir effektus mertdke.

p - D - - n h cLwt r in

480d0

dx

(2.f)

Lirtszk,hogy az ero a t6vols6g negyedik hatv6ny6val forditottan ar6nyos,viszont nagyon kis egytitthat6i vannak, teh6t nagy tdvolsdgon (millim6teresnagys6grendben) ez az effektus teljesen elhanyagolhato, csak a mikronoknagys6grendjeben kezd szdmottev6 lenni. Nagyon fontos 6rdekess6ge ennekaz osszefiigg6snek az, hogy egy teljesen klasszikus kiserletben jelenik mega Planck f6leh hllando. Ennek fontoss6g6ra a kes6bbiek sordn meg tobbszorvissza fogunk terni. Term6szetes en ez az osszeftigges csak planparallel p6r-huzamos elektr6d6kra ervenyes. Amennyiben gombszerii szfdrikus elektroda-pin esetet n6zztik, akkor az eredmdny tasz{t6 ercj lesz Boyer sz6mitdsaiszerint (hsd [9]). Ez fontos a gyakorlat szfimdra.

Fontos, hogy a Casimir effektus l/da tipusu nyomdseloszlfs6t csak av6kuumenergia adja, mivel ott az energiaspektrum eloszl6sa kob6s. M6sspektrum nem ad ilyen er6eloszldst. A 6. thrdn l6that6 a Casimir hat6s, atermikus sug6rzdssal osszevetve. A Casimirrol elnevezett hatis ugy trinik,sokkal fontosabb, 6s mag6n az effektuson is tulmutat. Ldt6t iitalihan nemvonjdk kdtsegbe, mert kis6rletileg meger6sitett, bdr a kis6rletek pontoss6g6tilletoleg m6g vannak kerddsek (hsd [0]).

A LAMB.ETTOLODAStJjabb bizonyiteka a vfkuumenergia let6nek a Lambeltolds, amely ugyanogy rendkivtil gyenge effektus, de Otto Lamb kisdrleti fizikusnak sikeriilt aiclens6get kimutatni, 6s ez6rt Nobeldijat is kapott. A Lamb-eltolils aztrnutatja meg, hogy a v6kuumenergia hat6s6ra az elektron6tmenetekndl m6r-het6 spektrum kism6rt6kben megvaltozik.

A Casimir erot reszben a termikus, nlszben a ,fejtetf' nullponti sugAr- zdtsspektruma okozza. A termikus sugdrnyomAs *--vel ardnyos, mfg a nullpontienergia spektrumdbgl adodo Casimir ero nem fugg a hom6rs6klettol, 6sjrelardnyos.

Ennek az eronek a szdmitAsAnhl 6s kialakuldsdnAl gyakorlati korldtok van-nak, egy bizonyos frekvencia felett a sugdrzds mAr nem verodik vissza,hanem dthalad az eleKroddkon. Ez mdr a ldgy Rontgen sugdtzdsndl bekovetkezik. Ennel nagyobb frekvencidtk mAr nem vesznek reszt a hatAs kiala-kitdsdban.

Pu AbrAn l6thato, hogy a rejtett, nullponti spektrum a hom6rs6klettol nemfugg, abszolut nulla fokon is megmarad. A termikus spektrumbol adodo eroviszont nulla fokon eltr-inik.

6UJzBiloEo

.75.

.5.

,25.

0 :.1 .2 .3 .4 .s .6 .7

DETANCE BETWEEN PI.ATES (MICFOMETERS)

6. AaRn: A oASIMIR ER6 KoMPONENSEI


SPONTAN EMISSZI6Egy m6sik erdekes effektus is bizonyitja a nullponti, vagy vakuumenergialetdt, es ez is kiserletileg bizonyitott. Ez az effektus a casimir kiserletnekegy m6dositottvitltozata, itt ugyanis nem hagyjuk tiresen a ket elektr6d koztiteret, hanem behelyeziink oda egy polarizitlt 6s gerjesztett atomot (l6sd 7.abra).

Altaldban az anezel terjedt el a fzikusok koreben, hogy egy gerjesztettatom spontdn emisszio r6vdn mindenkeppen leadja energiatobbletdt es yisz-szatdr az alapallapot6ba azdrt, hogy kornyezetdvel termikus egyensulybanlegyen. Ez a jelenseg a spontdn emisszi6. Hosszu ideig ugy gondoltdk, hogyez az anyag alapvet6 tulajdons6ga. Gondoljuk csak el, hogy ha nem igylenne, akkor peld6ul felhevitett anyag hosszu ideig nem adn6 le energi6j6t,forr6 maradna m6g akkor is, ha a kornyezeteben levo hritokozeget, girzokatelt6volitan6nk. Kis6rleti tapasztalat mutatja azonban, hogy a gerjesztettatomok termikus sug6rz6s rdv6n nagyon gyorsan visszarernekaz anyag stabilalap6llapot6ba.

A casimir effektushoz hasonl6 elrendez6s eset6n ez a spont6n emisszi6nagymert6kben meggatolhato vagy errisithet6. Ez azertkovetkezhet be, merta spont6n emisszio nem egy nolitlt atom alapveto tulajdonsaga,hanemazatomnak a kdrnyezd vdkuummsl val6 krilcsrinhatdsdb1l krjvetkezik. Ez a ktjl-csrjnhatris mindig egyirdnyil, irreverzibilis. A folyamat forditva nem j6tsz6dikle, teh6t a kiirnyez,6 vdkuum onmag6t6l nem fogja gerjeszteni az anyagot,nem fognak magasabb energia6llapotba kertilni az atommag kortil mozgoelektronok. Ez annak a kovetkezmenye, hogy a fotonok szamara v6gtelenv6kuumdllapot 6ll rendelkezesre a kornyezetben, 6s nem fogjek emiatt spon-t6n m6don gerjeszteni az atomokat.

A vdkuumnak ezt a teljes szabad 6llapot6t m6dositjuk ugy, hogy vezet6k,tiikok koze tessztik egy iiregben. Ekkor ez a vl,gtelen sz6mu 6llapot meg-virltozlk,lecsokken es egdszen erdekes effektusok l6pnek be. Err6l a nemr6gfelfedezett jelensdgrcil egy osszefoglalo cikket irt Harothe 6s Kleppner (ld.t11l). A kisdrlet lenyege az, hogy ha olyan kis t6vols6got vdlasztunk azelektroddk kozott, amely kisebb, mint a kisug6rzand6 foton hulliimhossza,akkor ez az dtmenet nem ttirtdnik meg, az atom gerjesztett marad, 6s nemtudja kisug6rozni a fotont (lasd 7. ibra). Ezt a jelenseget elm6letileg m6rregebben megjosolt6k, most lehetett azonban kiserletileg is megval6sitani.Mikrohull6mu tartom6nyban ma m6r viszonylag konnyri a jelens6get elo-

,spontdn emisszio" 6s a nullponti sugdrzas kolcsonhatdrsa. Az emisszio agerjesztett elektron es a kornyezo sugdzds hatdsdrra letrejon m6g 0 "K

kortrl is, ahol gyakorlatilag mdr csak a rejtett spektrum hat.

l" a gerjesztett atomsugdrzd-siinak hullAmhossza.Az atom polarizAcio sikjamegegyezik az elektrod sik-jAval.

<-2d... .->16 l t d t t

Ha l, > 2d, a gerjesztettatom nem tud fotont kisugdrrozni, gerjesztett, metas-tabil 6llapotban marad. A kfs6rletet infravoros 6s r6diofrekvencidrs tartom6ny-ban el lehet v6gezni.

Ha l" = 2d, az emisszio azonnal letrejon, mert az elektroddk kozt rezonanciaalakul ki, ami sietteti az elektron visszasugfafsat. Az effektus 0 'K korul is

kialakul, ahol m6r csak a rejtett nullponti spektrum hatasa 6z6kelheto. Az

elektroddk arra is kellenek, hogy a nullponti spektrumot is megbontsuk 6s

egy, a l-nak megfelelo hulldrmhossz rezondlhasson.

ger je sztet t

o l om


idezni, es egy-egy atom kisug6rz6sdt megm6rni, s6t most mdr az optrkaihulldmhossztartom6nyban az infravoros sug6rz6sokn6l is ktmfrhet6 ez azeffektus. Azdrt marad meg a gerjesztes, mert a ket elektr6da k6zott nemjon l6tre az elektromdgneses vdkuumspektrumban olyan hulldmhosszusug6rz6s, amely ki tudn6 lokni err6l a gerjesztett, de stabil pitlyirol azelektront. Itt ugyanis az elektronpdlya mozg6s6t mindig a kiilso elektromdg-neses sug6rzas befolydsolja, a m6r emlitett lokdosod6, gerjeszt6 hatis miatt.Termeszetesen ez az effektus csak akkor jon letre, ha a gerjesztett atomp6rhuzamos az elektroditk sikjdval. Ha ezt elforgatjuk, akkor a spontdnemisszi6 mar megfortdnhet, hiszen az elektrodok menten, azokkal parhuzamosan kialakulhatnak a v6kuumban olyan gerjeszt6si modusoh amelyek a gerjesz-tett atomot destabiliza[jdk. Ez a hatds is bizonyitott kiserletileg (16sd [11]).

Ez a gerjeszt6si hat6s nemcsak a spont6n emisszio gitllitsira, inhibicioj6ra,hanem el6segitesere is felhaszn6lhat6, ha rezondns ilreget epittink, azazpontosan akkora lesz a ket elektroda kozti tavols6g, mint a kisug6rzandofoton hull6mhossza.

Ldthattuk, hogy a hullSmhossz 6s az az iiregrezondtor m6rete fontoskapcsolatban van 6s a sug6rz6 atom helyzete az iJrreg falathoz k6pest, mertez hatinozza meg, hogy a kortilotte levo v6kuum rezgeseinek hatdsdra agerjesztett atom sug6rzik-e, vagy nem. A Casimir effektusr6l tovdbbi erdekes6szefoglal6 cikk a [12] irodalomban tal6lhato, mert ez a hat6s kds6bbieksordn majd 16tjuk, tovdbb 6ltal6nosithato, nemcsak egy mechanikai er6tid6,zel6, vagy atomok emisszi6j6t befoly6solja, hanem Van der Waals er6k egy-fajta altaldnositott felfogasdhoz is vezethet (hsd [12]).

vAKUUMPOLARIZACIoAz eddigi t6rgyal6sb6l tigy tiinik, mintha az iires t6rben ktzirolag elektromdgneses sugarids lenne, anyag nem. Ez azonban nem igy yan, az,,iires"vikuum val6j6ban nagytdmegu anyagot is tartalmaz, ezekazonban virtu6lisr6szecskdk form6jiban igen rovid eletriek es nem maradnak meg stabilformdban. A Heisenberg-fdle hatarozatlansdgi rel6ci6 ugyanis megengedi,hogy legaldbbis rovid id6re ilyen kv6zi r6szecsk6k alakuljanak ki. Ha LE egyrendszer energi6jdnak fluktuici6ja, akkor a hatinozatlansdgi relacio egy Ltid6re felirva kovetkez6k6ppen n6z ki:

31

z. ABRn: SPoNTAN EMlsszlo - vtm vAxuvtvtRl vALoKOLCSONHATAS EREDMENYE AÊLI>fi

TERTECHNoLoGIA

Ebb6l az egyenl6tlensdgbll az kovetkezik, hogy nagyon rovid id6re nagyenergiafluktuSci6k alakulhatnak ki, ennek kovetkezteben sponten p6rkeltesformdjdban az energia anyaggit alakulhat ii, de az is kovetkezik terme-szetesen, hogy ez csak rovid ideig all fent. Az egyenlotlensegb6l kisz6mit-hatjuk azt is, hogy milyen t6vols6gokra tdrt6nhetnek meg ezek a kolcson-hat6sok. Elektromagneses kolcsonhat6sok eseten (ami a v6kuumenergiahordozoja) a feny sebesseg6vel sz6molva az r:cLt tdvolsag adja meg ar€szecskdk mozg6si sugar6t. Ha ebbe ahatixozatlans6gi rel6ci6bol behelyette-sitjiik Ar ertek6t, akor az energia bizonltalanshga a nevez6be keriil, 6s igy

AE

Ha a kolcsonhat6sert felekis rdszecskenek nulla a nyugalmi tomege, akkorv6gtelen a hatot6volsirya, 6,s ez igaz is a fotonok eset6n. Ez annak a kovet-kezm6nye, hogy az E: mc2 6sszeftiggesbol a foton nyugalmi tomegere nullatkapunk. iey LE = 0, 6s az el6bbi kifejezes nevez6jebe ez a nulla keriil. Ilyenfotonok felelosek az elektromdgneses kolcsonhatas ,,sz6llitisaert" es a k6s6b-biek sor6n 16tni fogiuk, hogy a gravit6cioert is val6szintileg ez a reszecske,a foton a fele16s.

A tobbi reszecskek, melyek m6r nyugalmi tomeggel is rendelkeznek,termdszetesen rovidebb tiiwa hatnak. A pion peldAul, amelyift a nukloenokkozti kolcsonhat6s hordozoja, koriilbeltil 150 Megaelektronvolt (milli6 eV)nyugalmi tomegri, 6s ebben az esetben a kolcsonhat6s tdvolsaga kortilbeliill0-r3 cm nagysdgrendii. Ez a nagysAgrend koriilbeltil megfelel a tapasz-talatnak, ami azt mutatja, hogy az atommag mdretdnek nagys6grendjevelmegegyezik.

Avdkuum teh6t virtu6lis reszecsk6ket is tartalmaz, amelyek rovid eletiiek,keletkeznek es eltiinnek, nagyon k6zelrol nezve olyan, mint egy fortyogoleves, ahol 6lland6an csoppek reptilnek ki es zuhannak vissza a felszinre.

Tudjuk, hogy az energiaaramldsok, energiafluktuaci6k t6rgorbtilete t okoz-nak es ez igaz mikrom6retekben is. Ez viszont azt jelenti, hogy a helyitergorbtilet miatt a t6r valoj6ban nem h6rom terdimenzios lesz, hanemlegal6bb nlgy.Ezert mondhatjuk azt,hogy a tdrnek hipertdri jsllsgs van,azaztdbb mint hdrom tdrdimenzif kja le helyesen. A gyakorlatban altalaban nincssztiks6g arra, hogy tudomdst vegytink a plusz terdimenzi6k l6t6r6l, csak az

A TERTECHNOLOGIA FIZI KAI ALAPJAI

ilyen nagyon kis meretekben lejdtsz6d6 nagy energiavdltoz6sok, energia-fluktu6ci6k mutatjak a ter hiperteri jellegdt. Ezekben az esetekben tal6lkozunk makrom6retekben is hipert6ri jelleggel.

A v6kuumb6l energiabefektetes segitsegevel anyagot is lehet ,,teremteni",s ez is mutatja, hogy a vakuum nem tires. Ezt a jelenseget kis6rtetileg ismeger6sitettek, l6sd tl3l, ll4l irodalom. A v6kuum energiatenger6b6l ugylehet kiemelni es valos6gossA tenni a virtudlis reszecskeket, hogy felgyorsit-juk oket, energi6t adunk nekik. Term6szetesen igy csak toltdtt r6szecskekkeletkeznek, es minden esetben p6rkelt6ssel poziliv es negativ tolt6siir6szecskek keletkeznek egyiitt.

A gyorsit6s legegyszertibb modja, ha nagy elektromos terer6t gener6lunk.

Technikai okok miatt mestersdgesen nem tudunk eleg nagy fesziiltsfgkii-lonbsdget e166l1itani ahhoz,hogy ez a spontfn p6rkeltes letrejojjon v6kuum-ban, de ha nagy tdmegszdmu atommagokat megfosztunk az elektronh6jtol,

SortiLlottiik mdr e16g nagy elektromos terer6ss6g keletkezik. Ez a t6rer6ssegazonban meg mindig nem e16g ahhoz, hogy a sztikseges ktiszob6rteketel6rjiik, 6s a spontan p6rkelt6st kiserletileg is megfigyeljtik. A sz6mit6sokszerint legaldbb 170-180 tflltott r6szecsk6t, protont kellene taftalmazniannak az atommagnak, amely koriil megfelelo erossdgii terer6ss6g jon letreahhoz,hogy ezeket a kv6zi rdszecskeket felgyorsitsa. Ilyen nagy protonszemustabil atomok a termeszetben nincsenek. Rovid idore viszont el6 lehet6llitani az ehhezkozefi {llapotot, amikor p6ld6ul k6t, elektronjait6l megfosz-tott neh6z atommagot egymds fel6lovtink gyorsit6 segitsegevel. Ekkor rovididore elerheto az, hory egy ,,fuit27" atomot vagy molekul6t alkotnak ezek ar6szecsk6k, 6s koriilotttik kialakul az az igen er6s elektromos terer6ss6g,ami m6r felgyorsithatj a a kvttzi r6szecskeket es kiemeli 6ket a vSkuumenergia 6s anyag tenger6b6l. (L6sd 8. 6bra.) A v6kuum polaizitcio segits6-gevel egyszerre tobb elektron-pozitron p6r kelt6s is megfigyelhetf- Akvirzimag kortil ilyenkor kialakul egy polaizirlt elektronokbol es pozitronokb6l6116 kopeny, ami tok6letesen ugy viselkedik, mintha egy dielektrikumotpolaiziina elektromos ter. (Ezeket az eredm6nyeket m6r a 3Gas 6vekbenel6revetitett{k, de kiserleti bizonyitdsuk csak a mostani technikai szintmellett lehetseges.)

Ldttuk teh6t, hogy a vdkuum valojdban nem ires, es nagyon figyelemre-mdlt6 tulajdonsfgai vannak. A v6kuumon sz6r6dhat foton (Delbrick szor6dds) 6s a kvdzi-r6szecsk6k miatt a hiperteri jelleg is megf,tgyelhet6.

hc

i 'r:' l"k

I 'I

( + l

I{

--------'|- <-

Ft -I

\ l /\ t /

\ , /

/ /

V€ +

Teljesen ionizdrlt neh6z atommagok korul eros elektromdgneses t6r alakulki, ami felgyorsitja a nullponti energiafluktuacio miatt keletkezo kvdzireszecs-k6ket. Aterm6szetben taldlhato neh6z atommagok elektromos tere azonbannem elegendo ahhoz, hogy olyan sebessegre gyorsitsa a kv6zir6szecskti-ket, mely mdr elegendo ahhoz, hogy a r6szecske sajdt tomegenek megfe-lelo energidrt kapjon, s igy stabil maradhasson. A toltesmegmaradds miattnem egy, hanem ket niszecske, elektron-pozitron pAr k6pzod6s6hez ele"gendci energidt kell adni.

i 1 , . , ,

+ \

X

X

, z +

\ , r +* i ,

" \ \Ha k6t neh6z akxrrrnagotsikertil egymAs kiizolebeloni, akkor o1611 or6s t6rkeletkezik ahltor, ltogya kvazir6szer;skr'rkot fel-gyorsitsa, 6s orok v;tloselektron-pozlltott ftr lhGk6nt nte(l jnkrnlotrok amag ktlriil lgy rt v/tktttnpolarizAlddttt l, tt l t l toz lt i t-sonloan, tt l l t l l n t lrtkr<>szkopiktttt lrrlnttruir ;ukrrri ltapaszlrrl lrrrlr rrrh

x

ii

- + = / - ] \ a ) - * -- + \ : / I y + -

te/ --\\

/x*

I+I

\ XX

. + \{

E. NSRR: R VAXUVPOLRRIZACIO KISERLEII MEGFI(IYI I I I it


Nem kiz6rt, hogy a v6kuum fluktu6cio miatt tortenik neha a kiserletileg ismegfigyelt alagritcffektus, hiszen egy er6tdr 4rtdke sem dlland6 a fluktudci6kmiatt 6,s a r6szecsk6knek adhat tdbblet energi6t a v6kuumban megfigyelhet6fluktu6ci6.

A rovid 6ttekintdsben megismertiik teh6t a v6kuumenergia f6bb f:zlkaitulajdons6gait, l6thattuk milyen neh6z hat6sait makroszkopikus kis6rletek-n6l dszrevenni. Mdlt6n nevezhetjiik tehat eloszl6sii rejtett spektrumnak, smdr csak azert is helyes ez az elnevezds, mert val6ban kevesen ismeriktulajdons6gait.

SZTOCHASZTI KUS E LEKTRODI NAM I KA

Az el6z6ekben m6r azt litttuk, hogy ldtezik a term6szetben egy olyan fluk-tudl6 elektromdgneses ter, amelynek energiasiirris6ge rendkivtil magas. Eza ter toltott reszecskekkel kapcsolatba is tud l6pni, ezeket rezgesbe tudjahozni 6s ezerl azok ujra elektrom6gneses sug6rz6sokat emittdlnak. Ha ez asug6rzds fizkarlag re6lisan 16tez6 dolog, akkor termdszetesen minden olyanesetben, ahol elmozdithato tdltesekvannak, figyelembe kellene venni enneka ternek a hat6s6t akezdeti es peremfeltetelekn6l is.

Mint ismeretes, a klasszikus elektrodinamikdban egy toltott reszecskemozgitsitt h6rom torvdny segitsdgdvel irjuk le:1. a klasszikus mozgds torvenyeivel, melyek az anyagi tomegpontra vonat-

koznak.2. az elektrom6gneses kdlcsonhat6sokra vonatkozo Maxwell differencidle-

gyenletekkel,3. az l. es 2. torvenyeknek megfelel6 kezdeti 6s peremfeltetelekkel.

Furcsa m6don azonban a 3. pontban megadott kezdeti 6s peremfeltdte-lekkel iitalthan nem tdr6dtek, es b6rmely tankonyvet keziinkbe vessztik,nem foglalkoznak a klasszikus elektrodinamika kereten a beliil a kezdeti 6speremfeltdtelekkel. Ez bizonyos szempontb6l 6rthet6, hiszen elegend6ennagy tomegek es nagy toltesek eset6ben a nullponti energia, amely vdletlen-szerii, homogen 6s izotrop, nem befolydsolja a folyamatok lefolydsdt. Bdrez a kijelentes csak a makroszkopikus jelensdgekre igaz mindenfdle fenntar-t6s n6lktil, mikroszk6pikus szinten lej6tsz6d6 folyamatokra azonban mir

TERTECHNOLOGIA

nem. Errehiltafel a l-igyehnet'1'. W. Marshall ([15], [16] irodalom) es azo munkassaga nyoman pedig T. H. lloyer a [4] alapveto cikkben.

A hagyom6nyos elektrodinamikhban a hatarfeltetelek olyanok, hogy nemveszik figyelembe ennek a nullponti ,,hattersugarzAsnak" a hatds6t. A klasz-szikus szemlelet szerint, ha a kezdeti es peremfelteteleket is vizsgaljuk, akkoregy olyan univerzumhoz jutnank, amelyben anyag ugyan van, de az idokezdetdn nincs m6g sugdrzds. A H. Lorenlz iital kidolgozott klasszikuselektronelmelet gyakorlatlag ezt az iilTapotoI irja le. Ez a ndzet teljesenelterjedt a fizikusok es mernokok koreben, es fel sem vetodik a legtobbesetben, hogy a termdszet nem ilyen.

Ezt a hagyomdnyos elektrodinamik6t forditva is haszn6lhatjuk, ugy' hogyfelt6telezziik, hogy valamikor kesobb, v6gtelen ido mulva az univerzum csakanyagot fog tartalmazni, mert az osszes sugarzds elnyel6dik majd. Ezt azelektrodinamik6t gyakorlati celokra nem haszn6lhatjuk (Wheeler-Feynman-modell).

A Wheeler-Feynman elektrodinamikdban az elektrom6gneses sugArzastegy adott id6ben bocs6tja ki az elektromosan toltdtt testek sokasdga, 6sk6s6bbiek sordn valamely veges id6ben el is nyeli. Ebben a rendszerben azelektromagneses sugdrz6s id6ben el6re es h6tra is haladhat. Ebben az elekt-rodinamikdban egy fotonokat kisug6rzo elektron ugyanugy viselkedik, mintegy id6ben h6trafel6 mozgo fotonokat abszorbealo pozitron. Ez az elektto-dinamika gyakorlati szempontbol azonb an nem haszndlatos.

A veletlen, vagy sztochasztikus elektrodinamika kidolgoz6ja es legfobbk6pvisel6je, T. H. Boyer olyan kepet ad meg, amely a realit6shoz mindeneddigi kephez kepest sokkal kozelebb 611, €s a Maxwell-/iile egyenletekndl ahdttdrsugdrzds-szerrien hat6 nullponti energiasugdrzdst is figltelembe veszi,melynek spektruma a mar el6zoleg is ismertetett Lorentz-invaridns kob6sspektrum. Ennek a sug6rz6snak a veletlenszeriisege megegyezik analogm6don a klasszikus statisztikai mechanika vdletlenszerii eloszl6s6val, esszeml6letet tekintve teljesen determinisztikus. A random elektrodinamikaolyan jelensegeket is pontosan le tud irni, amelyekrol eddig ugy velekedtek,hogy kizfrrilag kvantummechanikai t6rgyal6sm6dban lehet 6rtelmezni,klasszikus m6don nem.

Sz6munkra azefi erdekes a random elektrodinamika mint elmelet, mertitt a nullponti energia egy teljesen val6s, ldtezri energia, amely sztochasztiku-san viselkedik, 6s jelent6s szerepe van fontos gyakorlati jelens6gek ertelme-


zes6ben. A kvantum elektrodinamika ugyanis virturilis energiakent rjale anullponti energidt, nem ad kiilonosebb jelent6sdget ennekaz energi6nak, esigy az energiakitermeles szempontj6bol nagyon fontos forr6sr6l nem adszdmot, nem ir6nyitja ide a kutat6k figyelmet.

Random elektrodinamikina iitalilban nincs sziikseg a makroszk6pikuselektrodinamikus jelensegek leirdsara, csak kiilonleges koriilm6nyek kozotttelenik meg a hatdrfeltdtelek megvalaszlitsdnak fontoss6ga, de minket pon-tosan ezek a jelensegek erdekelnek. Kis mdretekndl - ahol az elemi toltesekkis tomege es kis toltese erosen kolcsonhat a ,,hdttersuginzinsal", a nullpontienergi6val - m6r nem szabad hgyelmen kivril hagyni ezI a sugarz6st, mertalapvet6 fontossdgu jelensegeket lehet igy megmagyarazni. Peld6ul a feketetest sug6rz6sifi, az anyag stabilit6sdt, a Casimir er6k 6ltal6nosit6sakentkapott Van der Waals er6k interpretfciojat - ami az anyag szerkezet6nekes viselkedesenek leir6s6ban jelentos szerepet jdtszik -, de megold6st adhata graitttcio problem6ira is, ha a nullponti sugdrzdst ltgyelembe vessziik.

A PLANCK KONSTANS (DI SZEREPEAz el6zSekben m6r 16ttuk, hogy akkor alakul ki egy Lorentz invariansnullponti energia spektrum, ha annak erteke hal2 modtsonk6nt. Emlekez-ztink ra, hogy ez ah 6rtdk a Casimir kisdrletben is feltrint, s itt egy tisztanklasszikus kiserletben jelent meg a Planck 6llando ert6ke. Az energia ,,h6t-tdrsug6rz6s" erteke tehdt mag6banhordozza ah 6rtdkeI, es valoj6ban ezhatdrozza meg a bejov6 ,,h6ttdrsugarzds" fluktudcioj6nak merteket. Ez elvi-leg is fontos dolog, mert ha lenne egy olyan vildgegyetemtink, ahol mds ennekaz energiafluktudci6nak a mdrtdke, akkor ott a h vagy a bekile konstansszor-z6val kaponh drtdke is mds lenne. Ebben a sztochasztikus elektrodinamikdbantehdt a h drtdke az energiafluktudci1 mdrtdkdt jelenti.Ilyen szempontb6l teh6ta kisdrletekb6l meghat6rozott, de alapvet6en fontos h &Ieke osszefligg avil6gegyetem kor6val, m6ret6ve1, kiterjed6sevel 6s nem t'rzdrolag az anyagszerkezet6nek a kovetkezmenye.

Amennyiben tehdt a lt (vagy a h) ertlke tart a 0-hoz hat6rert6kben, akkora klasszikus elektrom6gneses e1m61etet kapjuk vissza, ilyenkor az univerzumveletlenszerii hdttdrsug6rzdsa null6v6 v61ik. Pontosan ezt a hatarfeltetelthaszn6ljuk a klasszikus Maxwell egyenletekndl. Amennyiben a h azonosanegyenl6 null6val, a random elektrodinamika a klasszikus Lorentz-fdle elekt-ronelmdlethezvezet. A random elektrodinamika nagy htfirinya, hogy mate-

TERTECHNOLOGIA

matikailag rendkiviil komplikilt, ezert csak keves feladatot lehet vele egzaktm6don megoldani. Nagy el6nye viszont, hogy betekint6st nyujthat funda-mentdlis probl6m6kba, mint p6ld6ul az anyag stabilitds6nak oka, vagy agravitdci6 eredete 6s sz6mos olyan uj technikai lehet6s6get vil6git meg,amelyek a tiszta, kornyezetszennyezds nelkiili energia termel6shez elenged-hetetlenek.

Matematikai formdjlt tekintve a vizsg6lt terr6sz perem6n a t6rerdssegvektort a (3.a) formula, mig az indukcio vektort, azaz a nullponti elektro-m6gneses indukcio vektordt a (3.b) 6sszefiiggds adja meg. A t6rer6sseg-vektor:

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

I - l

Most m6r tehdt ismert, hogy milyen a peremen az elektrom6gnesessug6rz6s eloszldsa, 6s azt is tudjuk, hogy ennek meghat6roz6sa r6szben egykiserletbol vett 6rtekt6l fiigg, ez az energiafluktu6ci6 m€rtdkdt tiikrozi, esez aPlanck-f9le h szitm.

(A fizikusok ma ugy erzik, hogy ha egy sugdrz6s fluktu61, akkor alapve-t6en kvantummechanikai termeszetfnek kell lennie. Ahogy Boyer megjegy-zi, a mflt szinadban ezmlgnem igy volt, 6s Planck 6s Einstein is klasszikusm6don kozelitette meg az elektrom6gneses sugdrzdst, a h6sug6rz6st. Hason-l6k6ppen v6lekedtek az elektrom6gneses sug6rz6sr6l, mint a mechanikusenergiarol. Pdlddul a gbzok tulajdons6gait klasszikus mechanik6val j61 lelehetett irni mikroszkopikusan a szok6sos newtoni mechanikival. Makrosz-k6pikus meretekben csak a kenyelem €s gyakorlati haszn6lhatosdg kedveertkellett dtterni a v6letlenszerii eloszldsokra es annak kovetkezm6nyeire, de anyom6s 6s h6m6rs€klet j6l leirhat6 a mikroszkopikus hat6sok segitsdgevel.)

Az indukci6vektor a vizsg6lt tfrresz peremen:1

BnF, t)

l . = t

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


dG, l") .0(f, l,) = 611, valamintk|,(k,l.) = 0,H(k, ?',) szitm a nullponti energiaeloszlds mertek6t adja meg a kovetkez6

modon:

n' H(k, f): +, valamintL

@ (k, l,) a v6letlenszerti eloszlds firzisitt adja meg.(Reszletesebben l6sd a fiiggel6ket.)

A KLASSZIKUS ES I MXDO]UI ELEKTRODTNAMIKAK6ZTI ELTERESFoglaljuk ossze a ma 6ltal6nosan haszn6lt klasszikus elektrodinamika 6s aMarshall, de fbleg Boyer 6s kovet6i 6ltal javasolt random elektrodinamikalegfontosabb ismerveit t6bl6zatosan:

Klasszikus elektrodinamika Random elektrodinamikaHomogen hatdrfeltetelek, azaz A peremen valtozik a tflrerSssdg, azazl . E io= 0, Bin: 0nem v6ltozik a peremen

l.Ein 6s B;, sztochasztikusan, a (3.a)6s (3.b) osszeftigges szerint fluktual

2. A folyamatokat a Maxwell egyenletek irjdk le mindket tipusu elektrodi-namikdban3. Az 1. felt6tel miatt az,,tires" 3. Az l. felt6tel miatt az,,{lres" t6rbent6rben, a v6kuumban csak termikus nem csak termikus sug6rz6s van,sug6rz6s van. hanem egy random m6don viitozo,

magas energiasririisegii spektrum,melynek 6tlag energia eloszl6si siirii-sdgfiiggv6nye frekvencia m6dusonk6ntt, = ll2ha, es Lorentz invari6ns

A mark6ns eltdres teh6t itt ezen a szinten jelentkezik, melynek m6lyrehatokovetkezmenyei vannak, de ezek els6sorban a mikroszkopikus, atomi szin-ten l6nyegesek. Ennek azonban makroszkopikus szinten is megfelel6 kovet-kezm6nyei vannak, lehetnek.

A v6.kuum, vagy nullponti (vagy rejtett) spektrum manipuldl6saval atomiszinten lezajlo v6ltozisokb6l energiavaltozdsi 6s gravitdcios hat6sokat lehete16rni, de fontos biol6giai kovetkezmenyei is lehetnek. A rejtett spektrumtulajdonsdgainak figyelembev6tele egy sor olyan anomith|ra adhat kezen-

TERTECHNOLOGIA

fekv6 magyafitzatot, melyek ma eleve nem szerepetnek a ftzka| technikaivizsgdlod6sok, kutat6sok koreben, mint peld6ul a hdromndl tdbb tdrdimen-zi6s hipert\ri ffiktusok, killdnteges szildrdtestfizikai, elektromos 6s mdgneses

anomdlidk. Ezekre most nem tertink ki.Ha figyelembe vessziik azt a t6nyt, hogy az anyag a,,rejtett" nullponti

spektrummal leirt tulajdons6gu elektromagneses sug6rz6sban,,furdik",abban meriil el, sztimos otyan fizikai ffiktusra taldlunk egyszerii, klasszikus

fizikdval le{rhat6 magtardzatot, amelyet ma kyantummechanikai appartitussalds gondolkoddsmddban lehet csak drtelmezni-

A random elektrodinamika alapvet6 el6nye egy olyan logikus szemlelet-

m6d, mely erthet6v6 tesz, egys{ges alapon t{rgyal eddig egym6stol t6volinak

tiin6, $sszekapcsolhatatlannak tetszo jelensdgeket is, mint pdlddul az elekt-romagnesesseg es a gravit6ci6 (melyek kapcsolatdr6l csak kes6bb lesz sz6).

A random elektrodinamika r6szletesebb targyalasa a ftrggelekben 6s az

irodalomjegyzdkben felsorolt cikkekben tal6lhatok meg, a termikus spekt-rum es a rejtett spektrum osszehasonlitits|t azI. titblivat tafialmazza.

A random elektrodinamikaban kulcsfontoss6gu a vakuumenergia spekt-

ruma es ennek tulajdonsdgai, s a tulajdonsdgok kovetkezmdnyei-Hangsulyozni kell, hogy ez a vdletlenszerii nullponti elektromdgneses sugdr-

zds nem termikus, mds a spektruma ds nulla fok abszohit hdmdrsdkleten is

megmarad, mint ahogyan ezt m6r ismertettiik. Kimutathato, hogy ez a

veletlenszerii sug6rz6si spektrum, ami egy€bkent homogen es izotrop, vala-

mint Lorentz invari6ns, a maxim6lis entr6pi6t, 6s igy a legnagyobb rende-

zetlens6get mutatja. Enn6l stabilabb 6llapotot teh6t m6r nem lehet elerni,

igy b{rmilyen testet, azaz p6ldit-gJ. egy sug6rz6 dip6lust helyeziink a szabad

t6rbe, akkor az egyensulyba kertil ezzel a h6ttersugarz6ssal, es ugyanannyi

energi6t fog elnyelni, mint amennyit kisugdroz. Mris spektrumok nem rendel'

keznek hasonlf tulaidonsdggal.

j

l

A TERTECHNOLOGIA FIZIT<AI ALAPJAI

A termikus spekhumtulajdonsfgai

h6mdrseklet- 6s frekvenciafiiggo,

abszolut nulla fokon messzrfuiika sug6rz6s,

ezert peldinl egy 0 'K homersek-letii oszcill6tor megall

6ltal6ban inhomogen, anizotr6p,ez6rt technikailag jol kezelhet6,konnyen detekt6lhato

kijelol egy vonatkoztatdsi rendszert

nem Lorentz invariAns.

a Doppler eltol6d6s miatta spektrum j6l ldthat6an v6ltozik

d E , " * _ h a ' ( | \-a; = in \z;AAa;nOt ) : r',

elvileg komprimdlhat6

sugdrnyomdst fejt ki tingyakrav = dll eseten

az inhomogenitds 6s anizotropiasegitsdgdvel a forr6sa k6nnyenazonosithat6

a Casimir-tipusu kiserletnela termikus spektrumbol ad6d66sszenyom6 er5 Tld3 jellegii,h6mers6kletliiggo

I. OSSZEHASONLITO TABLAZATA nullponfi energia spektrumtulajdons6gai

csak a frekvenci6t6l flugg,

emiatt abszolut nulla fokon is letezik,ugyanugy mint bdrmely mdsh6mersekieten,

ez6rt peldinl egy 0 'K h6mersekletiioszcilldtor is sugdroz 6s elnyel energi6t

6ltal6ban homogen es izotr6p,ez6rt technikailag nehezen kezelheto,nem detekt6lhato

nem jelol ki vonatkoztat6si rendszert

Lorcntz invaridns,

a Doppler eltolod6s u = rfl/ sebesseg-gel mozg6 inerciarendszern{lnem m6rhet6 ki

dEro, - h.atdw

- 2ctn'

nem komprim6lhat6

,,surl6ddsmentesen" lehet bennethrgyakat mozgatni v: dll esetdn

nincs egydrtelmrien azonosithat6 for-r6sa, a teljes univerzumban lej6tsz6d6dsszes sug6rzds r6szt vesz energidj6nak,,megtermel6seben"a Casimir-tipusu kiserletn6l a null-ponti (rejtett) spektrumb6l ad6doero blil jellegii. nem fiigga h6m6rsdklett6l

TERTECHNOLOGIA

M EGFIGYELHETO-E KOZVETLENULuEn6xEsz[i lExexKEr A NuLLpoNn sucARznrszNem. A termikus sugarzdsnak sok-sok hat6sdt 6,rezzik,6s szdmos olyankesziil6ket lehet szerkeszteni, amelynek segitsegevel a termikus sugArz6shat6sait kozvetleniil eszlelhetjiik. Ha tudn6nk olyan kesziileket szerkeszteni,ami a nullponti sugdrzdst kozvetleniil erzekeh, akkor a nullponti sugdrzdsmdr tobbszor megvitatott homogenit6sa, izotrop tulajdons6ga, Lorentz inva-rienci6ja megkdrdojelezldne 6s az egesz eddigi 6llit6ssorozat tarthatatlann6valna. Mivel ilyet nem lehetett kimutatni, ezertfel sem mertilt egy ilyen rejtettspektrum ldtenek kerdese. A m6resek, tapasztalatok azt mutattitk,hogy azEi, = 0, Bi, = 0 peremfeltetel, azaz a homogen nem fluktudlo elektrom6gne'ses terek megfelel6ek a szamit6sokhoz es a fizikai valos6g leir6s6hoz is.

Ezt a sug6rzo rejtett energidt olyan detektorokkal lehetne megm6rni,kimutatni, amelyek termeszetesen anyagb6l dpiilnek fel, ezek viszont sztik-segszerrien makroszk6pikus tulajdons6guak. Csakhogy - ahogy kds6bb majdl6tni fogjuk - velhet6en ez a sugirzits felel6s az anyag stabilitdsd6rt is, ezdrtaz inercidlis rendszerekben lev6 mechanikus detektorok, amelyek a benniik1ev6 elektronok koherens mozgdsdn alapulnak (p61ddul elektromos vagymdgneses terer6ss6get mutatnak ki), termeszetesen nem fogjdk kimutatniaz inkoherens nullponti energiafluktudciot, mert nem tudnak vdletlenszenijelensegeket kimutatni. A szok6sos dip6lus oszcill6tor rendszerek pedigugyanannyi energidt vesznek fel a nullponti sug6rz6sb6l, mint amit a szok6-sos kvantum fluktudci6kn6l ki lehet mutatni.

Termeszetesen leteznek inkoherens sug6rz6sok is (mint pdld6ul a h6su-gArzts), de a m6resiikre szerkesztett kesziil6kek ez|rt csak it veletlenszerrisug6rz6sok kimutatdsdra alkalmasak. A gyakorlatban a hdtttdrsekleti sug6r-zis anizotrop, azaz ket pont kozott intenzitdselter6s, gradiensktilonbseg van,s ez h6m6rs6kletfiigg6, igy merhet6. Az cnergiakiilonbsCg lndrhct6 a randomhomdrsdkleti sug6rz6sndl is, igy kimtrtitt{sa nem jelent gotttkrt. Azonban anullponti sug6rz6s homogen 6s izolrr'rp, emiatt hijmdr(ivel vtgy h6mers6k-leti, inkoherens sugdrzds kimutaldsirrl kil'ejlesztett k0sziildkkcl a v6kuum-spektrumot nem tudjuk kozvetlcniil kinlutittni, miiszcrcink erre nem alkal-masak. Eppen a nullponti sugirrziis kiil i irrlcges spcktrurnu uz, uttti a szokdsostechnik6ban es fizikaban elterjcd t r n d llicszkdz(lkct u l ku l r r ur l lu t t nf teszi arra,hogy ezeket kozvetleniil detekti' i l irik A vilkuumspcktruttt kittrrrlrtt6s6ra teh6tcsak akkor sz6mithatunk, htt cliihlt irtlrttrnrtgctnntt, ttrtitilnryryut l(ssziik ezt az

A TERTECHNOLOGIA FIZII<AI ALAPJAI

eloszldst. Ilyen pelddul a casimir kisdrlet, vaw a spontdn emissziog6tl6kisdrlet is. A kes6bbiek.sor6n nektink azlesz a c6lunk, hogy megkeressiikazokat a helyzeteket 6s elrendezesket, ahol ez a nullponti energia kimutat-hat6, kimerhet6 es hasznosithatf.

Miel6tt meg kozvetlentil rat6rn6nk arra, hogy hogyan hasznosithat6 energia-termelesre ez a furcsa, szokatlan eloszldsri energia, roviden meg kell ismer-kedri azzaL, hogy hogyan alakulhat h a planck-fele feketetest sug6rz6si spekt-rum a nullponti sugarzds hat6s6ra, es k6s6bbb rdviden megismerkedtinkazzaT,hogy mit6rt6nik, ha nem inerci6lis rendszerb6l frgyeftik ezt a sugarzdst.

A PLANCK SPEKTRUMAzt mir klttuk, hogy a Boyer-fele felfogdsban, amelyet Marshall munk6ialapjan kezdett (l6sd [15], t16l), a h konstans a nullponti energia fluktud-ci6j6nak mert6ket mutatja meg. De felt6tlenril vissza kell kanyarodnunk esmeg kell ndzniink, hogy annak idejen hogyan is alakult ki a kvantummecha-nika els6 eredm6nye, a feketetest sug6rz6si eloszl6s leir6sa, milyen elvek,alapok alapjdn dllt elci a kvantumelmdlet e1s6 eredm6nye, s hogyan jelentmeg a h 6rtdke, s mikdnt drtelmeztek. Ez az osszehasonlitds lesz az els6pdlda arra, hogy a viikuumspektrum figyelembev6teldvel olyan jelens6geketis megerthetiink a klasszikus fizikdban, melyeket eddig nem lehetett annakfogalomrendszerdbe illeszteni. Ezeknek a jelens6geknek - mint p6lddul afeketetest sug6rz6s, vagy kiils6 fotoelektromos effektus - alapvet6izerepiiklett a kvantummechanika kialakulds6ban, mely merciben elter6 fogalmakates szeml6letmodot haszn6l, mint a klasszikus ftzika. (Ezt a visszatekint6sta legegyszeriibb, ha simonyi Kdroly I 17] konyve alapjiln vlgezzik el.)

A diszkret energia adagok, energiakvantumok fogalma valamint az ateny,hogy ezek az energiakvantumok ar6nyosak a frekvenci6val, m6s szoval azE = hv,vagy E -- z.ro 6sszefiiggds plancknak a fekete sug6rz6ssal kapcsolatosvizsg{.lataiban l6p fel el6szor. El<itte m6r Kirchoffnak lg59-1g60-ban atermodinamika IL f6tdtelet felhaszn6lva sikertilt egy egyszerf 6s nagy hord-erejii osszefiiggdst fel6llitania a testek emisszi6kdpessege es abszorpci6k6-pessdge kozott. Ha egy test egy meghatinozott h6mers6kleten 6s meghat6-rozott frekvencidn az idciegys6g alatt e energi6t bocsdt ki sug6rz6s alakj6ban,6s ugyanaz a test ugyanezenhbml,rsekleten 6s frekvencidn a r6es6 energia0 < a <l hinyadifi abszorbedlia, elnyeli, akkor az e/ahinyados fiiggetlen azanyagi test min6sdg6t6l, m6s sz6val minden testre ugyanaz. Ha t6bb ilyen

43

TERTECHNOLOGIA

testet vizsgalunk, 6s azok emisszi6kepessege rendre et, ez ... stb., abszorp-ci6kepessdge pedig rendre at, a2, ..., akkor az elozoek ertelmeben

Egyszerii szavakkal ugy fejezhetnenk ki eztazegy6bk6nt is igen egyszeriitorvenyszer[isfget, ha egy test egy adott h6mersekleten 6s frekvenci6n atobbi testhez kepest igen erosen sugdroz, a?,kor az a test ugyancsak atobbiekhez k6pest igen erosen abszorbedlja is ezt a sug6rzdst. Ehhez atorvenyhez Kirchoff ugy jutott, hogy megmutatta, ha nem igy lenne, akkortal6ln6nk egy olyan elrendez6st, amelynek segitsegevel h6t tudnank atvinniegy hidegebb testrol egy melegebbre, ellentetben a termodinamika IL f6t6-televel. (Ilyen pr6b6lkoz6sok ma is tortennek, peldaul tiikrok segits6gevel.)

Itt lep be az abszolut feketetest egyedtilall6 fontossaga. Abszolut fekete-testnek az olyan testet nevezziik, amely minden r6eso_sugdrzo energiat teljesmertekben elnyel, abszorpci6 kepessege tehifi: a = l. Igy az el'5zo egyenleteta kovetkez6keppen irhato:

g r

gz 9r"k"t"

a t :

a . . : - =

I = € r o u " " ' ( 3 )

azaz binmely test emisszi6kepes segenek es abszorpcioke pessegenek hanya-dosa egyenl6 a feketetest emisszi6k6pessegevel; ez az emissziokepesseg azelSzoek alapj{n nem filgg az anyagi dilanddktdl, 6s ez a torveny univerz6listermeszettoive ny. Ez azttniverziths jelleg adja meg eppen a feketetest sugar-zdsi torvenydnek alapveto fontossdg6t. Planckot mag6t is ez az univerzflisjelleg vonzotta. Mint mondja, arra is hamarosan rdjottek a fizikusok' hogyez a fekete sugdrrzds ugy valosithato meg, hogy egy f6mbol (peldaul platina-

iridiumbol) zdrtireget keszitettiinkiha az iireg falait meghatirozott homdr-s6kleten tartjuk, akkor az iireg belsejdben kialakul az egyensulyi sug6rzds, afeketetest sug6rz6s. Ha most az ii'reg faldn egy olyan kis nyil6st v6gunk,amely nem zavarja meg a termikus egyensulyt, akkor a nyil6son kilep6sugarz6s igen j6 kozelitessel azonosnak vehet6 egy feketetest altal kibocs6-tott sug6rz6ssal (16sd 9. (l/:1ra).Igen egyszerii, szinte geometriailag meg6lla-pithato kapcsolat 6ll fenn aziteg belsejdben levo srtghtzits es energia stirti-

{

dtII

IIt,

e1 e2a 1 a 2

A TERTECHNOLOGIA FIZIt<AI ALAPJAI

sege es az iiregen vagott nyil6sbol kilepo sugdrzas intenzit6sa koz6tt: a kettoegymdssal ardnyos es igen egyszeriien bel6that6, hogy az ar6nyoss6gi tenye-zoben az energia terjed6si sebessege kell, hogy szerepeljen:

B. (4)=frL4ahol az ll4n t€nyezo a geometriai megfontol6sok eredmenye. A fenti osz-szefiigg6sben {/" = U(o,7) azireg belsejenek tdrfogategysdgdben tal6lhatoegysegnyi frekvencia intervallumra vonatkoztatott energia, rntg Br: Br.(aJ)azitegfal6n vagott nyil6s fehiletegysegdn az id6egys6g alatt a teriiletegysegremer6legesen az egysegnyi kupszogben kiaramlo sug6rz6 energi6t jelenti.

A kovetkez6 jelentos el6rel6pes a fekete sug6rz6s torv6nyszeriis6gdnekmegismereseben a stefan-Boltzmann torv6ny fel6llit6sa volt. stefan lg79-ben TSmdall m6reseit analtzalva a kovetkez6kre jott 16. A m6r6sek szerintegy probatesr 147 3 K foknal ll,7-szer annyi energi6t sugdrzott ki, mint 79gK fokn6l. Stefan igy a kovetkez6 kapcsolatot vette 6szre:

n.7 *(ry]\4( 7 e 8 J

Ebb6l arra kovetkeztetert, hogy a feketetest trltal suginzott osszteljesit-m6ny a hcimers6klet 4. hafilnyi..al ar6nyos, vagyis:

E=at ' (s)

ad6dik, ahol o a stefan-Boltzmann 6lland6. A Tyndall mereseben szerepl6test megkozelit6leg sem volt feketetest es a kescjbbiekben a ll,7-es faktor ishib6snak mutatkozott, a valodi ert6k 18,6. A hib6s meres azonban ekkormar megtette jo szolg6latait: stefant a helyes torveny felismerds6re vezerre,Boltzmann pedig megadta a torvdny szigoru termodinamikai igazol6s6t is.

A klasszikus ftzlka alapjin wiennek 1894-ben m6g egy hasonlo, ellen6r-zesre is alkalmas 6s val6ban fel is haszndlt t6rvenyszeniseget sikeriilt meg-6llapitani. wien egy gondolatkiserletet vdgzett feketetest sug6rz6ssal meg-toltott teret egy titroz6, mozgathato dugattyuval z6rtle, -ija u dugattyuadiabatikus mozgas6val vitltoztattuka t6rfogatot. (Az el6zoekben mar talal-

Kol l rmotoroK

pr izrno,vogy m6s f6nld16 eszkdz

[ [

, mogosobb f rekvenc io

-] *.-^ (tel)__\--_J \_\9t , . . - l i n t e n z i t 6 s m 6 r 6kii ls6 termoelem

olocsonyobb frkvencio(vord s)

f0 t6sz6l o fo l tek inthet6 l ine6r is , td l td t t oszci l ld torok sor6nok '

melyek elnyelhetnek €s kibocsdthotnokelektromdgneses su96rz6st .

Ahhoz, hogy ezt a mer6st elvegezhesstik, inhomog6n eloszldst kell l6tre-hozni l6s1s5 > > Tki1"6 felt6tellel. Forditva nem lehet elvegezni a m6r6stTbets1: I16y55 eset6n sem, hiszen a m6ro ernyo b6rmely pontjdn azonosintenzitdst merhetunk ilyenkor, nem alakul ki spektrum.

A nullponti, rejtett spektrum ezzel a modszerrel az6rt nem merheto, mert ahom6rseklettol fuggetlen, azaz rendes korulm6nyek kozott (inercidlis rend-szerben) a spektrum a kamrdban is, kivul is azonos, a Loren? invariancia,a homogenitds 6s az izotrop eloszlds miatt.

Csak olyan rendszerben levo kamra rejtett spektruma veheto fel (elvileg)'

amelyik nem inercidlis rendszerben van, p6lddul gyorsul.

g. ASRA: FEKETE TEST SUGARZASANAK MERESE 10. ABM: A WIEN-FELE EITOIOOASI TORVENY ERTELMEZESE

Minel alacsonyabb homerstikleten vizsg6ljuk a spektrumot, az intenzitdseloszlds maximuma anniil alacsonyabb lesz, s igy a gorbe alatti tertilet is,ami a teljes kisugdaott energidnak ferer meg. A spektrum maximumdnakerteke egyre magasabb huildmhosszak (aracionyabb frervencidk) fer6 torGdik el, ez a Wien-f6le eltolodiisi torveny.

A nullponti energia speKrumdndr nirics iryen jeilegzetesstig, miver nem frigga homerseklettol, es a gorbe monoton, nincs maximuma.

TERTECHNOLOGIA

koztunk ezzel a probl6m6val.) A mozgo dugattlun visszaver6d6 hullamoka Dopplercffektusnak megfelel6 frekvenciavaltoz6st szenvedtek, mikozbenabezirtterresz energiatartalma es igy hom6rsfklete a dugattyu mozgatdsa-kor vegzett munka eredmenyekeppen megn6tt. A gondolat kvantitaviv kier-

tekelesevel Wiennek sikerilt kapcsolatot taliinia kiilonb6zo homersekletenmerhet6 spectr6lis eloszl6sok kozott. Vizsgflatainak legfontosabb eredme-nye egyszeriien megfogalmazhato'. ha a hullfmhossz firggyenyeben vissziik

fel a kibocs6tott sug6rz6s intenzitfsdt, akkor a 10. 6br6n lfthato gorbet

kapjuk, amely meghatarozott hullamhossznal maximumot mutat. Ha most

egy masik h6mersdkletenvegeznJk el ugyanezt a mer6st, egy m6sik gorbdt

kapunk, amelyiknek term6szetesen egy masik hulldmhosszn6l van a maxi-

m61is ert6ke. A wien-f61e eltol6d6si torveny kimondja, hogy a maximalisintenzit6sho z taftozo )uô, 6s a 7" homersetJel szorzata alland6:

Lô,T-- dtlandd (6)

Eztitgy is fogalmazhatjuk, hogy a g6rbe maximalis 6rt6ke novekvo h6mer-

seklettel egyre kisebb hullfmhosszak fele tolodik el, innen az elnevezds'. a

Wien-fdle eltol6d6si tdrv6ny.wien ezen megfontolasaib6l ahhoz a l6nyeges megallapit6shoz jutott,

hogy az eloszl6si fiiggvdnynek a kovetkezo alakunak kell lennie:

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

Mag6nak azf fuggvenynek explicit kifejez6set Wien nem tudta meghat6-rozni pusztan termodinamikai megfontol6sok alapj6n. A formula megis igen

nagyjelentosegti, egyreszt ebbol lehet levezetni egyszerti differenci6lfs segit-segevel az eltol6d6si torv6nyt, m6sr6szt a kes6bbi kutatok szeme e16tt, igy

Planck szeme e15tt is egy ilyen alahi torv6ny megtal6l6sa lebegett vegcelk6nt'

PLANGK: A MEGOTDASHOZ AZ ENTROPdNKERESZTUL VEZET AZ UTMa - mint lattuk - ugy tartj6k iitalthan, hogy a wien-fdle eltol6d6si torvenyvolt az utols6 6rv6nyes elmeleti kijelent6s, amelyet a klasszikus fizika a fekete

sug6rz6s iigyeben tett. (A kesobbiekben l6tni fogjuk' hogy ez nem igy van,

(7)


mert a klasszikus ftzika a nullponti sugdrz6s hgyelembe v6te16ve1 le tudjairni a feketetest sug6rz6st is.) De n6zztk tov6bbiakban planck milyen m6donjutott a r6la elnevezett spektrumhoz. wien 1896-ban megkiserelte a torv6ny-ben szerepl6 JPli fiiggv6nyt konkretan meghatilrozni. Ehhez m6r mikrofizlkaielkepzelesekethaszniit,6s igy 6rthet<i, ha eredmenye csak korl6tozott6rv6nnyel birt. Felt6telezte ugyanis, hogy a sug6rz6si torvdny valamilyenmodon a Maxwell-f6le sebess€g eloszldsi fiiggv6nnyel 6llithat6 kapcsolatba;ugy k6pzelte, hogy a sebessdg helyebe egy L,tzirolag a frekvencidt6l fiigg6mennyiseget kell behelyettesiteni; frgyelembe vette tovabb6, hogy a t6rv6ny-nek olyan alakunak kell lennie, aminL azt a (7) egyenlet mutatja, igy eljutottv6grilis a Wien-fdle sug6rz6si torveny explicit alakjtthoz:

B@

U,, = a03e- -T

Planck maga ugy v6lte, hogy ez a Wien-fdle torv6ny helyes. Ugy tiint,hogy a m6r6sek is ezt igazoljak. isy Planck 1897- l899cs dvekben vlgzetter6feszit6sei arra ir6nyultak, hogy a wien-f6le sugarzdsi t6rv6nynek komolyabb megalapozdst adjon, mint ahogy azt maga wien tette. planck ert azzala lehet6sdggel, hogy az ireg faldnak anyagi min1sdgdtdl fiiggetlentil az iregbelsejdben mindenk6ppen fekete sug6rzils lep fel, igy tehrit az ireg fal6talkoto anyag szitmitra az ekdpzelhet6 legegyszerribb modellt vdlasztotta:6lljon a fal co frekvencirlju oszcilldtorokb6l, m6s szoval rugalmas er6velegymdshoz kotott pozitiv 6s negativ elektromos toltesii r6szecsk6kbcil, ame-lyek sug6rzds6t, i1let6leg a sug6rzo tdrrel val6 kolcs6nhat6s6t az elektrodi-namika torvdnyei irj6k le.

Itt mar fel kell figyelntink arra a tdnyre, hogy ha planck ezen gondolatam6g nem is volt forradalmian tl, de az akkori id6k regmodernebb eredm6-nydt, az elektromAgneses hulldmok Hertz-fele elm6letet alkaimazta teljesenuj helyzetre. Ezekb6l a megfontoldsokb6l Planck a sug6rz6s energiasiiriis6gees a falat alkot6 oszcillitorok kozepes energi6ja kozott az altbbikapcsolatotdllitotta fel:

(8)

Snvt - - .U r =

c l U ( v , D

vagy korfrekvencidval felirva

I ( t \ '

Ur==? U(a,7 ' )

(e)

TERTECHNOLOGIA

EzL ;gy kell ertelmezni, hogy az oszclTTatorokkal kolcsonhat6sba keriil6sug6rz6s elektromos tere kiilonbozokeppen gerjeszti az egyes oszcill6toro-kat: az egyiknek ragy, a m6siknak kisebb amplitud6t ad egyensulyi 6llapot-ban eg6szen meghathrozott, az idotSl fiiggetlen e1oszl6sban. Ha most az6sszes oszcill6tor energidjdt osszeadjuk es elosztjuk az oszclTlatorok sz6m6-val, efjutunk az U(a,T) 6tlagos energidhoz.

Itt meg kell 6llnunk egy pillanatra. A klasszikus statisztika igen 6ltal6nostorv6nye - az energia ekvipartici6 elve - szinte kiiit az alkalmazdsert.Ugyanis ezen elv szerint minden szabadsdgi fokhoz kTl2 kozepes energiatartozk; igy figyelembe v6ve, hogy egy oszcilldtornak ket szabads6gi fokavan, teh6t

LI(u,T) : kT, , - 0 ) t , - -u d -

n 2 c 3 L ]

( l0)

( 1 1 )

(r2)

Planck nem kdvette ezt az utat. Rayleigh 6s Jeans 1900 juniusdbanugyanehhez a torv6nyhez jutott, 6s eppen ezdrt a (ll) osszefiiggest Rayle-igh-Jeans torv6nynek hivjak. A ktilonbseg csak az, hogy Rayleigh nem aklasszikus elektrodinamika torvenyeinek alkalmazdsixal jutott ehhez azosszefiigg6shez, hanem egyszeriien lesz6molta az co frekvencia kozvetlenkozelebe es6 frekvenci6ju 6116 hulldmok lehetseges szbmdt az iiregben.Rogton hozzir kell tenni, hogy ez a tdrveny is helytelen volt. --

De terjtink vissza Planck egy ewel kordbbi munk6ihoz. O meg akartmaradni a makroszk6pikus termodinamik6nal, es ezerl vizsgdlatait a tov6b-biakban az enlropia, mint kozponti fogalom segitsegevel vegezte el. Planckekkor m6g mindig azt hitte, hogy a (8) osszefiiggessel megadott Wientdrveny a helyes, 6s ahhoz kereste a termodinamikai igazolAst. Mindenkiilonosebb indoklds nelktil az oszciTlatorok entropi6j ara, rendezetlensegereaz alitbbi osszeftiggest irta fel:

^ U UJ : o . ln - "Fa

Valoban, ha felhaszn6luk a termodinamik6ban m6r ismert

a^9 Ido:T ( 13 )

A TERTECHNOLOGIA FIZII(AI ALAPJAI

dsszefiiggest, valamint azireg energiasiirris6gere 6s az oszctllittorok kozOpesenergidja kozti, a (9) alatt megadott wien torvenyt, akkor azonnaT adodika (8) alatt megadott wien-f6le sug6rz6si torv6ny. planck az entr6pia kifeje-z6st minden valoszintis6g szerint ugy kapta, hogy azutat a fenti modon, devisszafele tette meg, vagyrs a levezetend6 eredm6ny ismereteben v6lasztottameg - val6sziniileg tobbszori pr6b6lkoz6s ut6n - a celszeni kiinduldsi fiigg-v€nyt. Ez az indoklds term6szetesen Planckot nem elegitette ki, es az egd,szelj6r6snak egyelcire teljesen formAlis jelleget tulajdonitott. planck szfumirafontos volt az entr6pia energia szerinti mdsodik deriv6ltj6nak ismerete. Azegyensulyi 6llapotban ugyanis entr6pia maximumot kell eszletni, es ennekeldonteseben ez a mennyis6g fontos szerepet j6tszik. A (12) egyenletbcilazonnal meghatdrozhat6, hogy az entropia u szerinti masodik derivaltia a( I4) alakot olti, tehrit

aT const.eO:- u- ( 14)

51

Kozben a kiserleti fizikusok sem pihentek, es egyre pontosabban, es egyreszelesebb frekvenciatartomdnyban mertek meg a sug6rz6si torvdnyt. Ezek-b6l a m6resekb6l egydrtelmrien kideriilt, hogy a wien torvdny,vaw ink6bba wien-Planck torv€ny nem j6: a kisdrreti adatokhoz uak nagy frekvenciatartom6nyban simuLnak. Ekkor kideriilt a Rayleight-Jeans torvdny korl6tozotthaszniihat6sdga is, s l6tszott, hogy csak kis frekvencifk eseten irja lehelyesen ajelens6geket. (L6sd ll.6bra.) 1900 oszen teh6t a kovetkez6kdppen lehetett osszefoglalni a fekete sug6rz6ssal kapcsolatos helyzetet:

van k6t elm6leti uton nyert torv6ny, az egyk a wien torvdny, ennekelmdleti h6ttere bizonytalan, viszont a nagyfrekvencids tartom6nyban j6lkja le a kis6rleti jelensegeket, kis frekvencidkndl rossz eredm6nyt ad, vagyaz akkori id6k szohaszndlatdval dlve infravoros katasztrofat szenved.

A Rayleigh-Jeans torvdny elmdletileg tokeletesen megalapozott: A klasz-szikus statisztika igen altal6nos feltevesek mellett is igaz elv6re, az ekvipar-tici6 (kiegyenlitciddsi) elvre t6maszkodik, de ismdt csak a jelens6gek sziikkordt irja le helyesen, magasabb frekvencidkra hely.telen eiedmdnlrt adott.(Latni fogjuk, hogy a nullponti elektrom6gneses sug6rz6s elhanyagol6samiatt.)

frckvmcia

A RayleighJeans torv6ny csak az alacsony frekvenciakon ad jo kozelit6st,ott, ahol az oszcilldtorok elektromdgneses sug6adsa elhanyagolhato, azaznagy tomegri, lassan mozgo oszcilldtorok okozzAk a sugdrzdst.

AWien-eloszl6s magas frekvencidkra ad jo kozelft6st azt a felt6telezestvr5vealapul, hogy tolt6seken szorodik az elektromdgneses sugdrzds.

Planck a termikus sugAaAsi torv6ny elso alakjdt egyszen-i interpoldrciovalnyerte, fizikai megfontoldsok n6lkul. Mdsodik formuldjdt - ahol a nullpontispektrum is megjelenik - m6r fizikai megfontoldsok alapj6n kapta.

rr. ABRA: A wIEN-FELE ES A RAYLE|GH-JEANSFELE sucARzAst ronvrNvrrosszruRsoNt-irAsR, envFNvESsEGl tRntovAruvntx


Planck tudomdsul vette az uj helyzetet 6s ennek megfelel6en megkonst-ru6lta a Rayleigh-Jeans-torvenyhez tarlozo entr6pi6t is. Szdmunkra pilla-natnyilag csak az a fontos, hogy ezen entr6pia mdsodik deriv6ltja az energianegyzetevel forditva ar6nyos. Az alirl�bi s6m6t 6llithatjuk ossze:

Wien torv6ny

U. : 61n1tg- 4

AtS const.6V: u

Rayleigh-Jeans torvdny

u-:#u'aT const.6U:-TV-

interpoldcioval!

A Planckfele interpol6ci6:

AT( l 5 )

( 16)

1 A,ST: au'

6F:@6De hogyan kombin6ljuk ossze a ket megoldist ugy, hogy az a teljes

frekvenciatartom6nyban a kiserletekkel egyezS kifejezest adjon? planck egyszerencses gondolattal az entropiak mdsodik derivdltjait kombin6lta ossze alehet6 legegyszerfbb m6don. A fenti sem6ban ezt a kombindciot is feltiin-tetttik. L6tjuk, hogy ez U kis 6rt6kern6l az egyik, nagy ertdkeinel pedig am6sik kifejezdst szolgriltatja. Hangsulyozni kell, hogy ez eW matematikaitrtikk, interpolAcio volt. Planck nem tudta megindokolni ezt a lepdst frzlkaialapokon. Vannak akik Planck ezen l6pes6t a fizikatortenet legnagyobbhat6su interpoldci6jinaknevezik, m6sok ett6l a kombinaci6tol sz6moli6k akvantumelmelet sztiletesdt. A ( 16) osszefiiggessel megadott:

A S _ n , t ^ U + beu

-* "' t l

kapcsolatb6l mostmar a szok6sos ( 17) osszefiiggds jon:

(r7)

A ( 17) termodinamikai dsszefiigg6s segits6gevel az oszcillittorok kozepeskinetikus energifjara a (18) osszefiigg6st kapjuk:

TERTECHNOLOGIA

( 1 8 )

Ha meg figyelembe vesziik, hogy az (l) es (9) osszefiigg6sek alapjin azU-nak a (19) torvenyben leirt

( 1e)

alakunak kell lennie, vagyis b: cr.o, valamtnt lla': c'to, akkor a feketetestenergiasrirfsegdre a kovetkezo (20) formuldt kapjuk:

Ut :A+e r - l

Planck konzultalt a kisdrleti fizikusokkal is. Meg6llapitott6k, hogy a torvenyhelyesen irja le a jelensdgeket a teljes frekvenciatartom6nyban. Hasonlitsukmost ossze az egyes torvenyeket. 1900. oktober l94n a kovetkez6 volt a helyzet:

Wien

^ Bo>U o - a A - € T

hu = --i-€ 7 r - l

(co)U = o O l - l

lT,

(20)

Planck

U,,, = Ao'3

, 9 a t T - t

Rayleigh-Jeans

r12U,= i - *r (21)

J E ' r

nem kielegit6 elmeleti megalapozirs jo elm6letielmeleti megalapozits nincs megalapoz6s

magas frekvencidkra a teljes spektrumra csak alacsonyervenyes ervenyes frekvenci6kra ervenyes

AZ ENERGIAI(I'ANTUM MEGJELEN I KMind a kisdrleti, mind azelmlletifizikusok, akik ertesiiltek err6l a helyzetr6l(es termdszetesen maga Planck is), a legkevesbe sem talirJtttk kielegit6neka torv6ny_elmeleti megalapozttsitt. Planck ekkor saj6t emlekezete szerinteletenek legfdraszt6bb id6szak6t 61ve, rij utat valasztott. Megmaradt ugyanaz entropia fogalm6n6l, de elhagyta a fenomenologikus termodinamik6t. ABoltzman nyom6n kiindult termodinamikai val6szinriseg 6s az entr6pi6nakm6r ismert

osszefiigges6b6l.S N = k l n W (22) s : +: - l, '

*Jl; rn 1, * f r -t^t (24)


Az N index itt 6s a kds6bbiekben is azt fejezi ki, hogy a sz6banforgomennyis6g az N sz6mu oszcill6torra vonatkozik. Ebben az osszefiiggdsben,mint tudjuk, W egy makroallapot termodinamikai val6sziniisege; 6s azt istudjuk, hogy ezavalosziniis6g ardnyosazezeniiTapototmegval6sit6 kiil6nboz6lehetos6gek szdm6val. Azt kell tehttt megvasg6lnunk, hogy az Up = N . Uosszenergidt h6nfdlekdppen tudjuk szdtviiasztani N sz6mu osszcill6torkozott. Azonnal l6tjuk, hogy ha az UN energi6t P szdmu, e nagysdgu teszreosztjuk, vagyts Un = P'e ak,kor az e-t egyre kisebbre viilasztva, P tetszesszerint novelhet6, 6,s ezzel egytitt a sz6toszt6s lehetos6ge is minden hat6rontul n6ni fog. Ahhoz, hogy a lesz6ml6l6shoz sziikseges kombinatorikus elj6-rds, vagyis a lehetosegek megszdml6ldsa vdgrehajthat6 legyen, a teljes ener-gi6t vdges szdmu reszre kell osztani; ennek megfelel1en az egyes oszcilltitorokegy vdges nag,tsdgrt energiaadag egdssztimu tribbszrirrisdvel rendelkezhetnek.Ez{rt egy oszcilldtor energi6ja az e : ha = Zv formuldval irhat6 le.

Ekkor es ebben a formdban jelent meg a fizlka torteneteben eloszor azenergiaadag, vagy az energiakvantum fogalma. Planck szavait idezzik az1900. december l44n bemutatott munkdj6b6l: ,,es most meg kell vizsg6l-nunk az Uy energia eloszldsdt az N darab rezonatorra, amelyek mindegyi-k€nek rezg€,sszdma co. Ha U11t korldtlanul oszthato mennyisdgnek tekinte-nfnk, az eloszlds vegtelen sokfdlekeppen lenne lehetseges. Mi azonban ugytekintjtik - 6s ez azegesz szdmit6s sarkalatos pontja -, hogy az (Jy egdszenmeghatirozott sz6mu v6ges 6s egyforma rdszekb6l van dsszeteve es ehheza h = 6,55 . 10-27 Ierg secl termdszeti 6lland6t hasznaljuk fel. Ez az {ilandoa rezonatorok kozos v frekvencidjfval megadja az E energiaelemet, 6s haUpet elosztjuk e-nal, megkapjuk az energraelemek P szdmitt amelyet az Noszcill6tor kozott sz6t kell osztani".

A lehetseges eloszlisok szdmtfi a (23) osszefiiggds adja meg,

w ( N r r - l ) _ ( r y , ! P _ l ) !' \ p / ( N - t ) t p ' . (23)

az N sz6mu rezondtorokhoz tarrozo entr6pia ertdket felhaszndlva a faktori61is fiiggveny kozelit6 6rteket ado stirling formula egy logaritmusokattartalmazo osszefligg6st ad, melyet |talatitva es egyetlen oszcilldtorra alkal-maz-va a (24) dsszefiigdshez jutunk:

TERTECHNOLOGIA

Az abszolut h6mdrseklet 6s az entropia energia szerinti differencial-h6nyadosdnak kapcsolatdb6l eljuthatunk a (25 ) osszefiiggeshez:

u - - ( r t k r ' t rE - l

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

(27)

(27 la). (hvtkD _ 1

ez pedig a Planck-f6le hosugdrzds feketetest sug6rz6s formula vegs6 alakj6tadja. Tiz ewel kds6bb (bar mds jelolesekkel) Planck, a min kozolt (l)formul6hoz jutott, ami m 6r tartalmazta a nullponti energia fogalm6t is, mivelez oszcill6torokn6l kikertilhetetlen.

A Planck-fdle sugarz6si formula 6nmag6ban igen meggy6z6 erejfi,ugyaniskozvetlentil, illetve egyszerri sorbafejt6s alapjan beldthato, hogy kis frekven-cidkra a Rayleigh-Jeans, nagy frekvenciAkra pedig a Wien-torv€nyt adja. Haa teljes frekvenciatartomfnyba kisug6rzott teljesitm6nyt vizsgdljuk, akkormegkapjuk a Stefan Boltzmann torvdnyt. Ugyancsak egyszerii deriv6l6ssegits6gdvel megmutathato a Wien-fele eltolodds ervdnyessdge is.

Az egyenlet segits6gdvel sikeriilt Plancknak a mikrofizika alapdlland6inakegy koherens numerikus 6rtdkrendszeret meghatAroznia. igy a Stefan Boltz-man tdrvdny iilandojinak, valamint a Wien-fdle eltol6d6si t6rveny 6l1and6-jdnak ismeret6ben sikeriilt a Planck-f61e 6lland6t 6s a Boltzman 6llandotmeghatdroznia:

l rat I

vagy rrekvencidkkar :::''

': nb3 e"- tt'�L 1

Ur(v,T)=ry

o) h:6.55. l0" lerg.setx^- , I k : | .346 t " , [# ]

(2s)

(28)

ez ut6bbib6l a gdziilandon keresztiil a Lochsmidt-f6le sz6m, ebb6l 6s aFaraday allandob6l pedig az elenktron tolt6se ad6dik.

Termdszetesen a Planck-flle wgdrzttsi torveny eleget tett annak a kove-telmenynek, amelynek kieldgit6sere kdsztilt: a kis6rletekkel teljes megegye-


zesben irta le az egesz frekvenciatartomdnyt, beleertve a feketesugdrzdsenergi6j6nak spektrdlis eloszldsat. Mindezek vt6n azt gondolhatn6nk, hogyaz elm|let szriletesdnek pillanatdban teljes gyozelmet aratott. De nem ezvolt a helyzet. Jeans pdlddul, a nagy riv6lis, 1904-ben irt k6nyv6ben m6gnem emliti a Planck-f6le dsszefiigg6st.Lorcntz 1909-ben meg szemrehdny6sttesz Plancknak, hogy tulajdonkeppen nem ad magyarirzatot a kiindul6feltevdsek jogoss6g6ra vonatkoz6an. A legmeglepobb azonban az, hogymaga Planck sem tekintette lez6rtnak a kerdest, es eveken keresztiil kerestea klasszikus fizika kereteibe beilleszthet6 megalapozAst.

N6zztik, mit is mond err61 maga Planck ,,ezert rovidesen elkezdtempr6bdlkozni, hogy a h hat6skvantumot valamikdppen beillesszem a klasszi-kus elmdlet kereteibe, de a hat6skvantum minden ilyen kiserletnek makacsulellenszegii{t. Mindaddig, amig vegtelen kicsinek lehetett tekinteni, teh6tnagyobb energi6kn6l es nagyobb hull6mhosszakndl minden a legnagyobbrendben volt. Altaldnos esetben azonban valahol olyan res t6madt, amelyann6l feltrin6bb volt, minel nagyobb frekvencidkra tertem 6t. Miut6n mindenkis€rlet meghiusult ennek a szakaddknak az ttthidaldsdra, nem volt k6ts6gt6bbd az ir6nt, hogy a hat6skvantum alapvet6 szerepet j6tszik az atomfizi-k6ban 6s hogy felldpesevel uj korszak kezd6dik a fiziktban. Magdban ahatdskvantumban ugyanis valami eddig soha nem hallott jelentkezik, amelyarra van hivatva, hogy alapj6n 6talakitsa az eg€,szftztkaigondolkod6sunkat,amely azota, how Leibnitz 6s Nefion megalapozta az infinitizemialis ala-pokat, minden kauzdlis osszefiigg6s folytonoss6gdnak feltetelezdsdn alapult.Hidbavalf kfsdrleteim, hogy a hatdskvantumot valamikdppen belehelyezzem aklasszikus elm,lletbe, tribb dven dt hrtz1dtak 6s igen sok munktimba kert)ltek.N6hany kollegim valami tragikusat ldtott ebben. Nekem m6s a velem6nyem.szdmomra ugyanis a nyeres6g, amelyet ez az alapos felt6ras hozott, ann6ldrtekesebb volt. Most teh6t pontosan tudtam, hogy a hat6skvantum a fizi-k6ban jelent6sebb szerepet j6tszik, mint ahogy a kezdetben hajlamos voltamfelt6telezni es teljesen megdreztem, mennyire sztikseges, hogy teljesen ujszeml6letet es szamit6si m6dszert vezessiink be az atomi problemdk t6rgya-l6s6ndl. Ilyen modszer kialakit6stua szolgtitak Niels Bohr 6s Ervin SchrGdinger munkdl amelyekndl azonban en min nem tudtam kozremrikodni".

De nemcsak a diszkr6t energiakvantum bevezetesenek ujdonsdga miattidegenkedtek az elmelet elfogad6sdt6l. Mint azt Einstein 1906-ban r6muta-tott, a levezet6s heterog6n elemeket tartaknazott.igy u kozepes energia es

TERTECHNOLOGIA

a tdrenergia k6zti kapcsolatot Planck a klasszikus elektrodinamika egyenle-teit felhaszn6lva 6s folytonos energiav6ltozdsokat feltetelezve vezette le.Ugyanakkor a kozepes energia kifejez6sdben az energi6t kvantumosnakt6telezte fel. M6g egy m6sik kovetkezetlenseg is volt Planck gondolatmene-t6ben. Boltzman az egyensulyi dllapotokhoz ugy jutott, hogy megvizsg6ltaazt az eloszldst, amely a termodinamikai valosziniiseg maximum6t eredme-nyezle- Planckn6l a leszfmol6s m6dja is mds volt es nem a maximum keresessegitsdg6vel jutott a v6gso formulitjithoz.

A )OC szhzad els6 ket etizede az ellentmond6sokat feloldotta, a hom6-lyos r6szeket tisztinta. Ezen munk6k nyom6n a Planck-fdle sug6rzdsi formulalevezetese is egyszeriibben 6s m6s megfontol6sokbol kiindulva szerepel atankonyvekben. A kvantumelmdlet a 20-as 6vektdl kezdve a fizika egyiklegjelent6sebb tertilete lett a relativitdselmdlet mellett. Alkalmaz6s6n6lnumerikusan helyes eredmenyt kapunk egy sor jelensdgre, b6r nehav6gtelen6rt6kek is megjelennek, de ezt elhagyj6k. A Boyer-f61e sztochasztikus elekt-rodiramika viszont mdshol hizzameg a klasszikus 6s kvantumelmelet koztihat6rokat, s ez nem csupdn elmeleti erdekesseg, hanem - mint 15tni fogjuk- konkr6t gyakorlati kovetkezmenyei vannak.

A kovetkez6kben a feketetest sugarzds Planchfele levezetese utin nlznJkmeg, hogyan jutunkugyanehhezaz eredmenyhez klasszikus uton. Azert fontosennek a levezet6snek a megismerese, mert betekinthettink atomi szinten azokbaa folyamatokba, ahol a nullponti spektrum mar fontos szerepet j6tszik.

A FEKETETEST SUGARZASATIX KLASSZTKUS,BOYER.FEU ENTELMEZESE

Ma csak nagyon keves fizikus gondolja ugy; hogy a feketetest sug6rz6st belehet vezetni a Planck-f6le kvantumfeltdtel nelktil. Marshall es Boyer ([3]irodalom) azonban tobb olyan formul6t levezetett, melyek a feketetest sugar-zisnak teljesen klasszikus ertelmezeset adja. Mint m6r t6bbsz6r emlitettiik,ahhoz, hogy a Planck feltetel nelktil klasszikus m6don vezesstik le a feketetestsug6rz6sdt, pusztdn aztkefl. feltenni, hogy a klasszikusnak sz6mit6 nullpontienergiasugdrzds eloszlAsa kobos, ez viszont aLorentz invariancidb6l kovet-kez1k, ami kiserleti tdny. A Lorentz invariancia kovetelm6nye pusztdn csakazt a feltltelt szabja meg, hogy az energiaeloszl6s srirtis6gftiggv6nyenek


kobosnek kell lennie, de egy konstanst szabadon hagy. Kiserletekbol azonban- mint p6ld6ul a Casimir kis6rlet - kimutathato, hogy ez a konstans I l2h-valegyenlci, ez a fr konstans adja meg gyakorlatilag a nullponti energia fluktudcioj6nak mertek6t. igy tehat megkapjuk a teljes spektrum energiatartalmat, es eza tetjes spektrum egyreszt a termikus spektrumbol, mdsreszt a nehezen detek-t6lhato, de nagyon nagy energiastinisdgri nullponti energiaspektrumb6l ad6dik.

Ahhoz, hogy megertsi.ik, hogyan lehet levezetni teljesen klasszikus m6-don a feketetest sugdrzds6t es termeszetesen a kisedeti eredmenyekkel meg-egyezSen a Planck spektrumra jutni, meg kell n€zni elcjszor, hogy milyenerok hatnak egy reszecskere. A levezetest Boyer ([3] irodalom) cikkenekalapjhnvdgezzik.6 el6szor aztvusgiitameg, hogy milyen er6k hatnak egyrdszecskere, ha az csak a termikus spektrummal van kolcsonhatdsban. BoyerEinstein ds Hopf levdzetes€t veszi alapul. L6nyegdben ez is klasszikus meg-fontoldsokon alapulo modell 6s a Rayleigh-Jeans osszefiigg6shez yezet.

Egy M tomegu, nem relatiyisztikus elektrom6gneses dip6loszcllTfitorrahat6 er6t vizsgaltak, amely coo frekvenciinrezgett. Az egyszerris€g kedv€drtfelteteleztek,hogy az oszcilldtor csak az x ir6nyban mozog u : ursebesseggel6s dipolusa a z tengely fele mutat. Olyan rendszert viiasztottak, hogy aklasszikus statisztikai mechanika m6dszereit lehet alkalmazniszabadtransz-l6ci6s mozg6sra, ugyanakkor az oszcill6tor elektromdgneses sug6rzdssalkolcsonhatdsba ldphet.

Feketetest sug6rz6sa eset6n, ha termikus egyensuly alakul ki egy h6mer-sekleten, akkor elvdrhatjuk, hogy az oszcllTittor sebessdgenek negyzeteskoz6pert6ke azonos legyen azzal az 6rtekkel, amit a klasszikus statisztikaimechanika ad meg egy szabad reszecsk6re, pelddul egy ide6lis gin egyatomjdra. Ilyenkor egy t intervallum alatt a r6szecsk6re k6t er6 hat azelektromiigneses sugdrzds miatt.a)Egyreszt az oszcilTirtorft egy v6letlenszerri ktils6 er6 fog hatni, term6-

szetesen dlland6an viitozo, fluktudlo impulzussal a t idritartam alatt:

(2e)

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

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

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

TERTECHNOLOGIA

b) Az oszciJatorra F,nagys6gu 6tlagos ero is fog hatni, amely fiigg a reszecs-ke sebessegetSl6s azt lelassitja. Amennyiben feltessztik, hogy a reszecskesebessege sokkal kisebb, mint a feny sebessege, akkor F": h, es ez6ltalfelteteleztiik, hogy u" szeint line6ris az erb €rtdke. AP az az ar6nyoss6gitdnyezo, amely ezt az er6t megadja (ez bonyolult osszefiiggds, amit ittnem vezetiink le, de a [3] fiiggeldk6ben megtaliihato,

p : cn, 9r I oo .t"t - utdp@,D)

.- ' ' 5 - 1 r ' * " ' 3 d t o I 'ahol

) oZI az elektromiigneses sug6rz6s csillapit6si 6llandoja, ert6ke f = ;-" r5mc-p(a,D pedig a termikus spektrum 6tlagos energiasrinisdg eloszldsdt adja

meg.JHa a r intervallum rovid es emiatt a vizsgdlt reszecske impulzusv6ltoz6sa

kicsi, akkor az impulzust p = -Pur alakban irhatjuk fel. Ez a P kjzlnolag asug6rz6s termikus rfszdt1l ftigg es egyilJtalln nem ftrgg a nullponti sugtnz6-soktol. Mivel 16ttuk, hogy a nullponti spektrum Lorentz invarians, ezdrttudjuk, hogy a nullponti sugdrz6shoz kepest egyenletes sebessdgu mozgitsnem mutathat6 ki kiserletileg. A Lorentz invariancia megl6tenek tov6bbikovetkezmenye az, hogy nem alakul ki a reszecsk6kre hato, a sebessdgt6lfiigg6 er6, melyet a nullponti spektrum okozna.

A sug6rz6si jelens6gek sztochasztikus jellege miatt ezut6n nem egyszeni-en a reszecskekre hato pillanatnyi er6kkel fogunk szdmotni, hanem egy tintervallum alatti impulzusvAltoz6st fogunkvizsgdlni, ahogy ez a statisztikusmechanikAban szok6sos. Ehhez a v6rhat6 sebess6gertekek vagy dtlag6rtekekismerete is sziiks6ges. N6zztik most meg, hogyan szitmithato ki a rdszecs-kdkre hat6 impulzusnegyzet 6tlag6rteke az impulzusmegmarad6s torveny6-b6l. Ismert, hogy bdrmely reszecske, gdzmolekula, amelynek egy t id6pont-ban a momentuma mut, eW bizonyos t intervallum ut6n a kornyez6 mole-kul6kkal val6 kolcsonhatds miatt az impulzusifi az eISbb tdrgyalt a) 6s b)er6k miatt meg fogja vlitoztatni a (30) 6sszefiigg6s szerint:

f / 1 U 6 1 = m u t + L - P U , ' r (30)


A (30) osszefiiggesben a A es P drteke m6r emlitett modon a bonyolultosszefiigges es a [3] irodalom fiiggelekeben tal6lhato meg. Egyensuly eseten,amennyiben minden reszecsk6re iilagoljuk az energiAkat, az iilagos, vinhatoimpulzusnegyzet id6ben 6lland6, azaz a (31) osszeftiggest kapjuk:

< (*u,)2 ) : 1 (mup)2 > = < (mu, + L - Pu,r)2 ) (31 )

vary a negyzetre emelest elv5,gezve a (32) kifejezest kapjuk:

0 = < a2 ) + 2m (uL) -2mh < u2 > - 2h < uL) + P4 < u2 > (32)

Itt az egyenletb6l a er, sebesseg jeloleseb6l m6r kihagtuk a t indexet. Mosta /, sebessdg egy adott t id6pontban fix ert6k, amig a A impulzus t 6s I + rk6zti id6pontban pozitiv es negativ is lehet azonos valosziniis6ggel. Ez6rtirhatjuk, hogy a I uA,) vArhato 6,rt6ke azonos 0-val es igy a (32) egyenletnekujabb k6t tagjat vehetjtik 0-val egyenl6nek. Mivel a F^c2 < u2 > tagot elha-nyagolhatjuk a - 2mPr < u2 >-hez kepest, igy az elozo (31) egyenletiink egysokkal egyszeriibb alakra redukdlodik, ez azBinstein Hopf egyenlet, amelyeta (33) osszefiigges ad meg:

< 4 2 > = 2 m k , es a klasszikus eletrom6gneses sz6mit6sokb6l behelyet-tesitjtik a P ardnyossitgi tenyezlt es ( 42 ) impulzusdtaddsi 6rteket, akkoraz el6bbi (33) egyenlet kozvetleniil a Rayleigh-Jeans sug6rz6si t6rv6nyhezvezet.

A FAL HATASAAz elektromdgneses nullponti sug6rz6s bevezet6se megkoveteli, hogy ujravizsg6ljuk a r6szecsk6k 6s az oket kortilvevo elektrom6gneses sug6rz6s koztistatisztikai egyensuly helyzetet. A klasszikus elmdletben a reszecskek 6s ar6szecsk6ket korbezdro falak kozti kolcsonhat6st nem vizsgdlj6k. Altalabanlegfeljebb azt emlitik meg, hogy a falak tokdletesen rugalmasak, es a girzmolekul6kat visszalokik. Tal6n pontosabb lenne az az enftopia megfontol6sokszerinti gondolkodds, hogy a molekul6kat ugy kell felfogni, mintha a falak

61

TERTECHNOLOGIA

azokal elnyelnek, es ugyanolyan sebess6geloszl6ssal visszaloknek, visszae-mitteh6k, mivel feltetelezzik, hogy a falak h6merseklete megegyezlk a gdzhomersekletevel. A Rayleigh-Jeans sug6rz6s tdrgyal6sakor Einstein es Hopfis elhanyagolta a falak hatdsat. igy a reszecskek 6s a sug6rz6s kozti egyensulyEinsteindk tdrgyal6sm6dj6ban kjzirolag az a) es b) pont alatt emlitett er6kegyensuly6n nyugszik.

Az oszcilldtorban elektromiigneses sug6rzas hatasdra keletkezett v6letlen-szerii fluktuilo ero azonban a) energiitt von ki a sugdrz6sbol, es kinetikusenergi6v6, a reszecske kinetikus energiitjilit alakitja at. Ekkor a b) pont alattrf,szletezelt sebessegfiigg6 er6 lelassitja a molekuldt, es az igy energi6j6tvisszasughrozza. A klasszikus egyensfily ennek a k6t energi6nak a kiegyen-sulyozdsara alapul, 6s ez vezel a Rayleigh-Jeans fele termikus sugdrzaseloszl6shoz.

Abszolut nulla fokon azonban a klasszikus elmelet szerint nincs elektro-mdgneses sug6rz6s es az ideilis 96z molekuldi, atomjai sem mozognak. Deha figtelembe vessztik az elektromdgneses nullponti energia hatdsdt, az egdszhelyzet gydkeresen megvdltozik. Ebben az esetben nulla fokon is lesz fluktu-itcio. Ezdrt a rdszecskdre az a) pontban emlitett fluktu6l6 er6 fog hatni 6sez a sugarzasb6l energidt von el.

Azonban a m6r emlitett Lorentz invariancia, amely az elektromiignesesnullponti sug6rz6sra vonatkozik, azzal jir, hogy nem l|tezhet olyan ero,amely fiigg a sebess6gt6l, hiszen - mint tudjuk - nincs abszolut kitiintetettsebessegertek. Emiatt a reszecsk6k egyre magasabb sebesseget vehetnek fel,6s szabad terben elhelyezked6 r6szecskek eseten a sebessegeloszlis hama-rosan Lorentz invari6ns karaktert fog felvenni. Olyan lesz az eg6,sz, minthat6gulna az egdsz vil6gegyetem. Azonban, ha a gdzmolekul6k egy lezhrtterben vannak, akkor azok afalat megtitik es igy 6tadj6k kinetikus energi6-jukat dip6lsug6rz6ssal es mechanikus energia 6taddssal meg az abszolutnulla fokon is. igy a mechanikus energia vegiil is ujra visszajut a sug6rz6siterbe. A sug6rz6s miatti energiavesztes6g kovetkezm6nyekent, amikor ag6zmolekula ujb6l lepattan a fa1r6l, al<kor alscsonyabb sebessdggel fog ezIezajlani, mint a becsapodaskor.igy a molekultik energidt nyelnek el a sugdr-zdsi tdrbdl ds nd a sebessdgilk addig, am{g a falat el nem 6rik. Lifihatjuk,hogy abszolut nulla fokon a ztrofalak (idedlis gdz eset6n) fontos szerepetjtfiszanak, es a falak hat6sdt is figyelembe kell venni, amennyiben a (30)egyenletnek megfelel6 alap egyensulyi helyzetet t6rgyalni akarjuk. Ennek a


rdszletezese kovetkezik most roviden, szint6n Boyer cikke ([3] irodalom)alapjdn.

Vizsg6ljunk egy anyagi tomegpontot, amelynek az impulzusa mu, egy tid6pontban, amely egy 7= 0 'C h6mersekletf dobozba van bez6rva. Ar6szecske momentuma t id6pont mulva a (35) osszefiigges alapjfin trhatole, ahol J a fal altal adott impulzus lesz.

f t11)7+1: mut+ L+ J (35 )

Itt A jeloli azt az tmpulzust, amelyet a tdmegpont a fluktu6l6 sug6rz6st6lkap, es J azI az impulzust, amelyet a reszecske b6rmely falnak lead. Abbanaz esetben ha egy adott rdszecske a vizsg6lt id6 alatt nem titkozik fatnak,akkor ./ = 0. Az elozoekhez hasonlatos modon vizsgaljuk az itrlagos v6rhat6impulzusok erteket. Amennyiben a reszecske sebess6gek eloszldsa egyen-sulyt reprezental, abban az esetben az iltragos r6szecske impulzusndgyzetenem fog vdltozni ar idotartam alatt, a (36) osszefiiggest kapjuk:

< (*u,)z ) = I (mu7+)2 > = < (mu, + L + J)2 > (36)

Ha vdgrehajtjuk a negyzetre emeleseket, a (37) osszefiigg6shez jutunk:

0 = 2m l u tL ) + 2m 1u,J ) + < J2 > + 2 < N> + < A >2 G7)

Amennyiben a A impulzus cseretag az x ktnyban pozltiv vagy negativ islehet a t id6tartam alatt, es igy az ifilagokra < u,A,> = 0, valamint < A,/> :0.M6srdszt amennyiben a r6szecske falba titkozik, akkor r, pontosan ellen-kezljere viitozk az ilrtnydt tekintve es igy ( uJ> +0, de negativ lesz. A a <.L2 )-hez k6pest elhanyagolhat6, igy abszolut 0 fobn a (3g)osszefiiggest kapjuk:

0 = 2 m + < 4 2 > (38)

Az&thanyagolhatjuk el < J2 > 6rt6k6t, mert az mu,momenrrsm 6ltal6bansokkal nagyobb, mint a A nagys6gu fluktu6l6 impulzus, amelyet a rovid tintervallumban kap a r6szecske. Ezert, hogy a (37) egyenlet teljesiiljon, a J6rtek6nek sokkal kisebbnek kell lenni, mint a A ert6knek es rgy a <.p >elhanyagolharo a < L2 > frtlagihoz k6pest. Az el(5zo (38) egyenletteh/i' azt

TERTECHNOLOGIA

fejezte ki, hogy a t id6intervallum alatt a reszecskdk energi6t nyelnek el anullponti surg6rzdsbol es kinetikus sug6rzdskent ezt a falaknak ifiadjdk.

Miutdn abszolut nulla fokra megkaptuk ezt az eredmenyt, vizsgdljuk megazt az esetet, amikor vdges homdrsdklet lesz, de a nullponti sugdrzds is jelenvan. Ebben az esetben is figyelembe kell venni a falaknak atadott impulzust,es ekkor a (39) egyenletet kapjuk a (30) egyenlet helyett.

t t t U p l = m u t + L - P U , r ' + J (3e)Felteve, hogy egyensulyi allapotok uralkodnak, azaz

< (mu)2 = 1 (mu,*,)z >

s a n6gyzetre emeleseket elvegezzik, akkor a (32) egyenlet analoglithozfogunk jutni es igy kapjuk meg a (40) egyenletet:

0 = 2 m + 2 m ( u J > + < f > + 2 < N > + < L 2 > ( 4 0 )

- 2mpr < u2 > * P* < rr, - 2ry < uL> - 2h < uJ>

Itt a I indexet ugyanugy elhagytuk, mint a (32) egyenletndl. Termeszetesenitt is kin6lkoznak egyszenisitesek, vegyik sorra ezeket. Mivel A jellegeveletlenszerii, valamint <N> =0, ebbol az kovetkezik, hogy <uL>=0,azaz a fluktudcio kidtlagol6dik. Ism6t megtehetjiik az elozo megfontoldso-kat, igy -2pr 1uJ><< 2m <uJ), mivel a reszecske m tomeg5t es a rid6intervallum hosszdt mi v6lasztjuk meg es tetszcileges nagys6gu lehet.Hasonlo megfontol6sok miatt

P { < < - 2 m P r 4 u 2 ) (41 )

ha m-et es t-t megfelel6en valasztjuk. Most a < uJ > tag a rdszecske 6tlagoskinetikus energia vesztesevel kapcsolatos, amikor a falat megtiti. Azonbanl6ttuk, hogy ez az energia tisztdn termikus megfontoldsokb6l ugyanolyangyakran pozitiv, mint negativ, ds ezert a klasszikus e1m61et szerint ki lehethagyni a sz6mit6sokbol.

Mondhatjuk, hogy ez a nullponti energia hatdsa a < A,2 >-b61, amelyet afallal tort6n6 iitkoz6sek eset6n nem szabad figyelembe venni, ugyanugy,mint a (38) egyenletn6l. igy a (42) egyenlethez jutunk,

2m 1 yJ>7= 2m I uJ>p (42) < L2 > - < L2 >7=s: zhkr (4s)


6s megint elhanyagolhatjuk - a 6 2 ) y s = 2 m h , 4 u 2 ) (43)

6s ez az egyenlet az Einstein Hopf egyenlett6l, amely (33) szfmri volt, csaka nullponti energia tagjdban ter el, amely < 42 )z=0. L6tjuk, hogy a nullpontienergia vdgiilis nem befoly6solja az 6tadott impulzus mennyiseg6t. Erre azosszefiiggesre azbrt volt sztikseg, hogy l6ssuk, a nullponti energia nem vdl-toztatja meg afalakon ds a gdzok impulzus- 6s energiaeloszltisdban a viszonyukat.Ez is azt mutatja,6s azt 6rteti meg, hogy mi6rt nem vessziik sz6mit6sbaiitalthan a nullponti energidt 6s mi€rt nem trint fel a gyakorlati 6letben anullponti energia hatilsa.

Ezekutdn figyelmiinket a feketetest spektrum levezetesere fordithatjuk,amely fontos lep6s ahhoz, hogy megdrthessiik, milyen elveken miikddnek anullponti energi6t, vagy hipertdri energi6t hasznosito szerkezetek.

FEKETETEST SUGANZAS SPEKTRUMANAKszAnirAslA (43) egyenletb6l (ami a falakklzfbez|rt rdszecskdkre vonatkoz6 egyen-let) levezethet6 a feketetest surg6rzasa a nullponti energia bevezet6s6vel. Abal oldalon szerepl6 I u2 ) vinhat6 6rt6k a @$ egyenlet segitsdg6vel fejez-het6 ki, ami az energia ekvipartici6j6nak t6tele es ez a statisztikus mecha-nik6b6l ismert

l * r r ' , = | m

(mivel csak egy szabadsagi fokot vesziink figyelembe).Ha elegend6en nagyra v6lasztjuk ismet m 6rt6ket, akkor a nullponti

sug6rz6s hat6sa a 1u2 )-re elhanyagolhato 7=0 eset6n, amikor a (43)egyenletet vizsgaljuk. Az elektrom6gneses sug6rz6s altal 6tadott impulzusugyanis nem fiigg a tomegt6l. A helyettesit6seket elvegezve kapjuk, hogy

(44)

TERTECHNOLOGIA

Igy a (45) kiindul6 egyenlethez jutunk, ahol a baloldalon a A. az impulzusv6ltoz6st jelenti a t intervallum alatt, ahol a A es P ertekeit a klasszikuselektromAgneses elm6letbol kell meg6llapitani, mely az oszcllTittor €,s azelektrom6gneses sug6rzds kolcsonhat6s6t irja le, a nullponti sug6rz6st isfigyelembe veve.

Most azon a ponton vag;yrnk, ahol annak idejen Einstein es Hopf is allt,a levezet6s innen kezdve kezd elt6rni. A < A2 ) es P ertek6nek levezetese a[3] fiiggeldkeben tal6lhat6 meg.

Emlekeztetve afia, hogy a rdszecsk6nek t id6 alatt atadott A impulzusax ir6nyban a kovetkez6kdppen irhato le:

azi$adott impulzus n€gyzete a kovetkez6 osszefiigg6s lesz:

/ t - ' ' \

^ = | n i l = | [ ? r - ! s n l l l a t, = o r J g l d t c d t )

A P line6ris sebessegfiigg 5 t€nyezo ert6ket pedig az al6bbi formula adja meg:

* =!tt& p2@, r)

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

(46)

(47)

ahol

f az elektrom6gneses sugarz6s csillapitAsi allandoja, 6rteke | = 2e'Tma

p(a,T) pedig a termikus spektrum 6flagos energiasrinisdg eloszldsat adja meg.Ha behelyettesitjtik < A2 > 6s P 6rt6ket a (45 ) egyenletbe, melyeket a (46)

6s (47) osszefiigges ir le, akkor a (a8) egyenlethez jutunk:

+# @,@,D - p,(r,t)) : p(a.T - a / ob.r) (4s)3 d a '

ahol a nullponti energiasiiriisdg eloszl6s6t a kovetkezo modon jeloljiik:

p(ro): p(co,Z= 0)


de ennek erteket mhr az el(5zlekbol ismeros (49) egyenlet adja meg, miveltudjuk, hogy a Lorentzinvariancidbol megkapjuk a nullponti energiasiiriisegkobds eloszliis6t:

p(at,T):#

p(0'.r) =ryf+..+' ln - c " ( e u ! - l t )

(4e)

Ezt a min ismert osszeftiggest behelyettesitve a (48) differenci6legyenlet-be, kapjuk az (50) differencidlegyenletet, amely a feketetest sug6rz6s6nak6ltal6nos differenci6legyenlete:

I f* l ,o ' / t ta ' \ '1 ,r ,r) -e! pst,r) (50)J K t . t , ,

' \ a , r ) - l z ' : c ) l : e 3 d o t , . , - ,

termikus nullpontispektrum spektrum

Ennek a differencidlegyenletnek a megold6sa a feketetest sug6rz6sa (ame-lyet mar l6ttunk az ( I ) k6pletben), melyet Planck vezetett le 1910-ben a marismertett megfontol6saival. Most egy teljesen m6s modon jutottunk el hozz6:

( s l )

L6tjuk teh6t, hogy a feketetest energiaspektrumdt kaptuk meg 6s mostnagyon j6l ldtszik a nullponti sug6rz6s szerepe. Ha ugyanis kihagyjuk anullponti sugdrz6st k6pvisel6 tagotaz (50) differenci6legyenlet bal oldal6n,akkor ahhoz a differenci6l egyenlethez jutunk, amib6l a Rayleigh-Jeanseloszl6st kapjuk.

+ # p'@,7) = p(a,l) -? * ru,,n:t (s2)

Ebb6l az osszefligg6s sorb6l vil6gosan kltjuk, hogy mi a nullponti energiaszerepe a feketetest sugarz6sn6l, l6tjuk, hogy ha figyelembe vessztik a sze-rep6t, akkor visszakapjuk a fizrkatlag megtapasztalt va16s6got, a feketetestsugdrzdst. Ha elhanyagoljuk a szerep6t, akkor ugyan egy sziik tartomdnyban6rv6nyes kozelit6shezjutunk, de az csak kis frekvenciSknal irja le a val6s6got.

TERTECHNOLOGIA

Az (52) differenci6legyenlet megold6sa a mdr ismert Rayleigh-Jeans elosz-las:

Ebbol a megfontol6sb6l m6r lehet l6tni, hogy a nullponti sug6rzasnakfontos szerepe van a fizikitban 6s elhagyilsa komoly komplik6ciokat okoz.Az itt bemutatott feketetest sug6rz6s levezetds m6s, mint amit a kvantum-mechanikdban ismernek, mert ott el6szor azthatinozz6k meg, hogy milyenegy a kornyezet€vel egyensulyban levo oszcill6tor 6tlagos energidja. Itt for-ditott sorrendet kell kovetni, 6s most a feketetest sug6rz6s eredmenyeb6lkiindulva megkaphatjuk a klasszikus elektrodinamika felhaszn6las6val nemrelativisztikus oszcilldtor eset6re a fluktualo elkektrom6sneses ter 6tlaeosenergi6j6t, amelyet az (54) dsszefiigg6s ir le:

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

--e), . , f fe<rr ,n

(s3)

(54)

Innen pedig a fenti eredmenyt behelyettesitve az (51) Planck sugiirzdsenergiasuriiseg eloszlds6val megkapjuk az (55) osszeftiggdst, amely a feke-tetest sug6rzdsba meriiLl6 oszcill6tor dtlagos energi6j6t adja:

ha f ia< e > - - * - (s5)

e i - l 2

Az (55) 6sszefiigg6sb6l adodik, hogy az oszcilldtor energidja vdgtelen, haa frekvencia is tart a v6gtelenbe, de akkor m6r nem lehet a nemrelativisztikuskozelitdst hasznSlni.

A feketetest sugirz6s Boyer-f61e klasszikus levezet6se (amely a nullpontisugdrzas n6lkiiLl nem lehetseges) felveti annak lehet6s6g6t, hogy a kvan-tumelmelet 6s a klasszikus fizika kozti, eddig rogzitettnek tiint hatdrvonalatvalaholmdshol kell meghilzni. Af7uktl6l6 nullponti, ,,rejtett" spektrum miattaz elektronok is fluktu6l6 mozg6st vegeznek. Mint ahogy Nelson is ki-mutatta (l6sd [3/al irodalom), ha egy nemrelativisztikus, klasszikus moz-gasra egy olyan Brown-tipusu mozgdst szuperponilunk, melynek diffuziosegyiitthat6ja

A TERTECHNOLOGIA FIZII(AI ALAPJAI 69

ahol m az elektronok tomege, akkor olyan mozg6st kapunk, amelyet anemrelativisztikus kvantumelmelet ir le.

Ezek szerint a klasszikus random mechanika 6s a kvantummechanikakozt a kapcsolat szoros, 6s nem egymdst ktziro a ket elmelet. A nullpontienergia kiserletekkel is megerositett letebol kiindulva teh6t el lehet jutni anemrelativisztikus (alacsony sebess6gekn6l drtelmezett) kvantumelmelet-hez.Igy a ket elmelet kdzti szemleleti elterds is tal6n feloldhato. Az igaziel6ny viszont abbol szinmazlk, hogy a klasszikus random elektrodinamikadlland1an rdirdny{tja aJigyelmet a rejtett spektrumra, s annakalkalmazdsaira.Ezefi ez az elmelet tobb, teljesebb lehet, mint a kvantumelmdlet.

A kvantumelmelet alapvet6 feltdtelezese az, hogy az energia kvant6lt,egys€ge e:ha. A random elektrodinamika alapvetri feltetele (vagy dogm6-ja), hogy a Lorentz invariancia miatt minden normdl modushoz ll2haenergia tartozlk

A FEKETETEST SUGARZISTOVABBI KLASSZIKUS LEVEZETESE

Term6szetesen a feketetest sugdrzdst nem csak a Brown-mozg6s vizsg6latdvallehet klasszikus m6don levezetni, hanem entr6pia megfontolasokb6l is ( [ 19 ]irodalom), ahol felt6teleznlk,hogy az entropia maximumdt ugy drjtik el, hafigyelembe vesztik a h6tt6rben lev6 nullponti elektrom6gneses sug6rz6st.Egy ujabb lehet6s6g, ha a Planck sug6rziisi formuldt a dia- 6s paramdgne-sess6g kozti 6tmenetb6l vezetjiik le ([20] irodalom). Itt is interpoldciosformulak6nt haszndlhatjuk a feketetest sug6rzdst. Tovdbbi lehet6s6g a feke-tetest sugdrz6s klasszikus levezet6sdre, ha az ekvivalencia torv6nyt vesztikalapul ([21] irodalom), ez is megadja a klasszikus feltdtelekkel a feketetestsurg6rz6st.

h

2*

II. RESZ

VAKUUMENERGETII(A -AZ ENERGIAKICSATOL/AS

AI-ÂPELVEIA kiil6nboz6 feketetest sugdrz6s spektrumok levezetesdnek megismdtldsetitt most melTozzik, az erdetJldSk a megadott irodalomban megtaliiiik areszleteket, a kesobbiek sordn ezeket viszont majd m6g felhaszndljuk. Mostforditsuk figyelmiinket a tanulm6ny legfontosabb tdmifiina, az energiaterme-lesre. Arra, hogy melyek az energiatermeles felt6telei es alapelvei.

Miel6tt r€szletesen belemertitndnk ebbe a temitba, nezzik meg, hogyhagyom6nyos m6don milyen m6dszerrel lehet energi6t termelni, vagymeginkdbb dtirdnyitani egyik helyr6l a m6sikra, hiszen energidt - az energia-megmarad6si tdrveny tapasztalatait ismerve - nem tudunk termelni. Energianem semmisithet6 meg 6s nem is teremthet6. A gyakorlati, hetkoznapinyelvben haszn6ljuk csak ezt a kifejezdst, szigoruan v6ve azonban mindenesetben csak ,,tere|iik" az energia6ramlds utj6t egy magasabb potenci6lonl6v6 helyr6l egy alacsonyabb potenci6lon lev6 helyre. A 12. ibra mutatjaminden energia ir6nyitdsi, ,,terelesi" folyamat egyszerii elvi sem6jdt. Mindenesetben sziiksegiink van arra ilyenkor, hogy egy energiahordozo kozegetinhomog6nne 6s anizotr6pp6 tegytink, mert csak ebben az esetben lehet azenergidt terelni, ir6nyitani egyik helyr6l a mdsikra. A legegyszeriibb hdtkoz-napi esetben erre ugy nyilik m6d, hogy htimdrsdklet kiilonbsdget dll{tunk eld- iitalihanvan egy magasabb es egy alacsonyabb h6mersdkleten 16v6 vegesnagysdgu terr6sziink - es azok kozott kozeget 6ramoltatunk, ami ilyenmodon is anizotr6ppd tehet6.

Az osszes hagyomdnyos energiatermel6 eset visszavezethet6 erre amodellre, meg akkor is, ha ldtszolag nagyon messze esnek egymdst6l tech-nikai megval6sit6sban. Pdldiul egy vaierbmi eset6n - amilnzinolag gravi-tdci6s potencidlkiilonbsegek kiakn6z6sra alapul - a napenergia alapvet6enfontos, hiszen azviszifelavizet egy magasabb gravit6ci6s potencialon 16vohelyre. A nukle6ris energia eseteben is ez ahelyzet, hiszen azt is h6terme-l6sre haszndluk, de a napfdnycelaknal is ezt az effektust haszndljuk fel,hiszen az energia forrdsa (valamilyen feny- es h6forr6s) magasabb hom6r-s6kleten van, mint az elnyelS fotocella h6m6rseklete. A kiils6- es bels66gesii

VAKUUMENERGETIKA - AZ ENERGIAKICSATOLAS ALAPELVEI

motorokn6l es er6miivi folyamatokn6l is ugyanezt a hom6rseklet ktilonbs6-gen alapul6 cildust hasznaljuk fel.

Sz6munkra adott egy megujulo, tiszta energiaforr6s, ami vdkuumenergia,vagy nullponti energia.Ez termdszetet tekintve elektromdgneses rezg6moz-g6s. Err6l viszontazltudjuk, hogy szdles spektrumu (0 es = l}aa Hz koz6tti),random eloszldsu, homog6n, izolrop 6s Lorentz invari6ns is. Az a feladattehdt, hogy: inhomogdnn4, anizotr1ppti 6s nem Lorentz invarianssd tegyilk atdrnek legaldbb egt rdszdt, ds egy kr)zeget dtkildve rajta osszekdssilk a tdrnekeg,t mdsik, az el6zcitdl elhatdrolt rdszdve| ahol a nullponti energia a mdreddigiek sordn is tdrgyalt mddon homogdn ds izotr1p maradt.

(A kozeg itt szelesebb ertelemben ertend6, mint azt iitalihan a mernokigyakorlatban megszokt6k, azaz elektronokat, fotonokat is energiahordoz6kozegkent kezeliink, s ezek fontosak lesznek.)

Puszt6n ez tehat a feladat, semmi mdst nem kell megoldanunk ahhoz,hogy ,,megcsapoljuk" a nullponti energi6t. De milyen m6dszerekkel lehetinhomogenne es anizotr6ppd tenni a nullponti energi6t?

AZ ALAPVET6 ELVEKElvileg k6t elt6ro m6dszer kin6lkozik arra, hogy a homogen 6s izotropnullponti energidnak a spektrum6t megv6ltoztassuk 6s igy a megvdltoztatottspektrumu resz es a pertub6latlan kozott azt6n technikailag is megval6sit-hat6 kapcsolatot, korfolyamatot hozzunk l6tre.L Az els6 m6dszer az,ha olyan kozeget talalunk, amelyik a terben perturbalja,

sz6rja a spektrumot, igy helyileg anzotrop lesz a nullponti sugarzas. Ez aCasimir hat6s altal6nositott formdja, csakhogy a mriszaki gyakorlatban nemazac6l, hogy a k6t hatarolo feliiletvonzza, hanem az,hogy taszftsa egym6st.Ilyen hat6ssal mar tal6lkoztunk, de nem sik, hanem gorbtilt feliileteknel. Ezta taszito hat6st a feliiLletpar anyagainak megfelelo megvalaszt6s6val, elektromos 6s miigneses t& akalmazds6val meg fokozni is lehet, amint az T. H.Boyer munk{ib6l is kideriil. Mivel ezek a hatdsok csak kis meretekneljelent6sek, a feltiletparokat az atomok 6s mo1ekul6k vil6g6ban 6rdemeskeresni 6s nem a makroszkopikus m6retii, finomra csiszolt kondenz6tor-lemezek m6rettartominyitban. Ebben az esetben meg gondoskodnunk kellegy energiahordozo k6zegr(51, amelyik a zavaratlan es a ,,megzavart" r6,szkozott kodekedik. A legcdlszenibb kozeg a viz, ennek atomjait 6rdemes aCasimir-tipusu effektus segitsegevel, a v6kuumenergia felhasznalas6val ,,szet-

71

Az energiahordoz6 kozeget a korfolyamat egyes szakaszain a tobbi sza-kaszhoz k6pest inhomog6nn6 6s anizotroppa tesszuk, 6ltaldban egy hofor-rds segitsegevel. lgy energidt irdnyithatunk dt az egyik helyr6l a mdsikra.Energidt nem termelunk, az energiamegmarad6s torv6nye 6rv6nyes. (Elekt-romos generdtorndl sem termeltink tolt6seket, hanem a toltesek mozgdsatir6nyitjuk, 6ramldst genardlunk. )

T

r z

Tkor-

nyezet

t' O *fl',"**

wQ b "

NK I

Hoelvonds n6lkril a korfolyamat nem alakul ki.I dedl is energ iatermelo korfolyamat entropia-ho m 6 rs6klet diag ramja. A kor-folyamat irdnya megfordithato, ekkor htitogep vagy hosszivaftyi korfolyamatalakul ki.

1 2, /A ABRA: ENERGIATERM ELESI, g EIYESEBBEN EN ERGIA NATY�TASI,VNCY E I.I ERC NATRLAKITAS I FO LYAMAT ALTALAN OS ELVE

A 12./a abrAn ldthato energianyeresi folyamat jatszodik le minden mdsberendez6snel, p6lddul atomeromrin6l, vizieromtinel, drapdlyeromtinel,szeleromrin6l is.

forrds

h0t€s TJ l P - -

nyel6 a talajt jobban melegiti,a napsugdads mint a tengert

A korfolyamatok gyakorlatikivitelez6se lAtszolag je-lent6sen elt6r egymdstol,val6jdban azonos elviokokra vezethetok visszamind. Kozos jellemzojuk,hogy hom6rsekletfriggofolyamatokat haszndlnak,6s inercidlis rendszere-ket, ez6rt nem alkalma-sak a rejtett nullpontispektrum folyamatainakfelhaszn6ldsdra.

alin^ - ->

Utn --

meleglt€s

Se

N emcsak f olyad6kokat, gdnokat, gozoket le h et ene rg iakoryetito koze g k6nthaszndlni, hanem elektronokat is, Ez az un. Seebeck effektus, amely akkorl6p fel, ha k6t elt6r6 minosegti anyagbol olyan kort alkotunk, melytartalmazegy hokozl6si 6s egy hoelvondsi helyet.

Az ttbr{n ldthato rez-kons.tattdn 6ramkorben 40A-tis el6rhet az 6rameros-seg. Ez afolyamat nagyonrossz termikus hatasfokn,f6lvezetok eset6n a hat6s-fok jelentosen javithato,de nem emelheto 1OO%fo16.

A Seebeck effektuson alapulo dramtermel6shez nem kell mozgo alkatresz,de dllandosult, Loren? invaridns folyamat, amely a homerseklet-kirlonbs6-gekre, s igy a Planck spektumra tdmaszkodik.

12./B ABRA

TERTECHNOLOGIA

ztazatnl". A szdtv6lt hidrogen es oxigen an;/.in szepariilhato, elvezethet6,tarolhato ds tetszes szerint ujraegyesithetl. Ez nemlinedris effektus, decsak megfelel6 koriilmenyek biztositdsa esetdn lep fel. (TovSbbi technikaireszleteket most meg nem kozolhettink.)

2. A mdsik lehetosdg a spektrum megv6ltoztatdsira, ha egy inercidlis rend-szerhez kepest nem 6lland6 sebesseggel mozgatunk egy Iirgyat, hanemgyorsul6 mozgtissal (nem sziiksdgk6ppen allando gyorsul6ssal, hanemviltozo, egyre novekvo gyorsul6ssal), ennek kovetkezmenyekent a helyispektrum meg fog v6ltozni es felborul az egyensu$i spektrum. A gyorsulorendszerben ugyanis m6r nem leszLorenlz invaridns a spektrum es minelerosebb mdrtekben gyorsitjuk az adotttdrgyat, ann6l er6sebb lesz elter6sea Lorentz invarianci6tol. Mig a Casimir-tipusu hat6ssal a terben, a gyorsit6tipusuval az idoben lehet a nullponti energiaeloszl6s spektrum6t megbon-tani. igy lehet inhomog6nne es anizotr6pp6 tenni ezt a rejtett spektrumot,s technikai celokra felhaszn6lni. Az energia eltereles, kicsatol6s sokf6lem6don megoldhato technikailag. Fizikai alapelvei szerint line6ris es nem-line6ris elveken nyugvo m6dszereket is felhaszndlhatunk, bdr ha nagyonszigoruan vessziik a definici6kat, akkor csak nemline6ris kicsatol6sokrolbeszdlhettink.Mindkdt megold6s elm6leti uton is alil/tlmaszthat6, 6s a k6trendszert kombindlni is lehet. A line6ris rendszerek kevdsbe haszn6lhat6ka gyakorlatban, de mrikodesiiket konnyebb meg6rteni.

Azok a szerzdk, akik elmdleti iton vizsgdljdk ezt a tdmd4 azt hangsillyozztik,hogy gyakorlati ilton nem oldhat6 meg az energiakicsatoldsi folyamat, hiszenez perpeetum mobile lenne. (Megkell emliteni, hogy maga a nullponti energia16te a legtobb fizikus szitminagyakorlatilag ismeretlen, 6ltal6ban csak zavar6t6nyez6kdnt tartj6k sz6mon. Az a neoklasszikus megkozelites, vagy randomelektrodinamika, amit Boyer 6s kdvet6i javasolnak cikkeikben, csak egymeglehetcisen szrik csoportra vonatkozik.) Azt a gyakorlati lehetdsdget egyikJizikus sem javasolta mdg, hogt inhomogdnnd ds anizotr6ppri tdve a tdr egyrdszdt, energiaeltereldsi folyamatokat hozhatunk ldtre. Ez kizdrolag a szerz6mag6nvdlemdnye. Azok a konstruktorok, feltal6l6k, akik a miik6d6 energia-kicsatolo modelleket kdszitettdk, nem ilyen m6don, vagy egydltalAn nemhelyezt6k elvi alapokra a szerkezetek miikodeset, viszont mtikod6 k6sziile-keket kdszitettek, melyek mind visszavezethetok a fent emlitett, e tanulm6nytr6ja iiltaljavasolt l. 6s 2. elvre.

vAxu u v Tru enc ETI IG - Az E N ERG IAKIOSATo LAS ALAPELVEI

LINEARIS RENDSZEREK ENERGETIKAJAVizsg6ljuk el6szor a konnyebben kovetheto es leg6ltaldnosabban haszn6lha-t6 II. elvet, azaz a gyorsulds hat6s6t a nullponti energia spektrumdrra. P. C.Davies ds W. G. Unruh a 70-es 6vek kozep6n eszrevettek, hogy ha gyorsulorendszerben vizsg6ljdk a nullponti energia spektrumdt, akkor a gyorsitotttirgy szitmitra olyan hat6st okoz a gyorsit6s tenye, mintha magasabb h6mdr-sdkletre kertilne, mint a kr)rnyezete (1221,I23D. Ez a munka Hawking kez-dem6nyezdsdre a fekete lyukak kortil kialakult eros gravitaci6s gyorsul6shatdsdt vizsg6lta. (Elvileg dvtizedekkel ezelott megtehettek volna ezeket afelfedez6seket, de csak a 70cs 6vekre 6rtek be a feltetelek.) Davies es Unruha kvantumelmelet szempontjdbol tingyaltirk ezt az effektust, de Boyer ishasonl6 eredmenyekre jutott a klasszikus sztochasztikus elektrodinamikaegyenleteit felhaszndlva ([24] es [25] irodalom).

Az elso cikkben Boyer egy anyagi pont gyorsuldsanak hat6s6t vizsgdlja,a Lorentz invaridns nullponti energia surg6rz6sra n6,zxe. Davies es Unruhlevezette ugyan a kesobb ismertetesre kertil6 osszefiiggest, mely a gyorsul6stermikus hat6s6t irja le, afizikaiinterpretdcioval azonban ad6sak maradtak.Ezt a kvantummechanikai szokdsos 6rtelmez6sbSlnehlz is lenne megadni,a random elektrodinamika drtelmezdseben azonban ez vildgos 6s 6rthet6lesz.

A newtoni klasszikus mechanikAban a gyorsul6 rendszerben 16v6 megfi-gyelo termdszetesen nem 6rzdkeli a h6m6rs6klet megnovekedesdt, ez idegenfogalom a klasszikus mechanikaban. A kvantummechanikdban az ott beve-zetett kvantumvdkuum fogalm6val is nehez ezt a jelenseget megmagyarinni.A kvantumv6kuum ugyan fluktudlo, de virtudlis 6s nem re6hs kvantumokatt le. Az irodalomb6l az dertil ki, hogy a gyorsitds a virtuAlis kvantumokatvalamilyen modon re61iss6 virltoztatja. Boyer velemenye szerint a jelensegsokkal egyszeriibben €rtelmezhet6 a klasszikus random elektrodinamikafogalom koreben, term6szetesen csak akkor, ha amint eddig is t6rgyaltuk,bevezetjiik a nullponti energia fogalm6t, es hat6s6t figyelembe vessziik. Eza veletlenszeni sug6rz6s, mint mir tobbszdr emlitettiik, nem h6mdrseklet-fngg6, 6s az abszolft nulla fokon is letezik, ezertnevezikklasszikus nullpontisug6rz6snak. Ugyanolyan reiirsl|tezojelens6gnek tekintjiik, mint a klasszi-kus hosugdrztst. Anullponti sugdrzasn6l a spektrum alakja azonban term6-szetesen radikdlisan elter a megszokott 6s ismert termikus Planck f6lespektrumt6l. A nullponti energiasugdrzds Lorentz invarianciaja miatt min-

7 5

TERTECHNOLOGIA

den inercidlis rendszerben tartozkod6 megfigyel6, sebessegere valo tekintetnelkril, uryanazt a klasszikus random sugdrzast 6szleli. Minden inercialiskoordin6tarendszer egymdssal ekvivalens, nincs kitiintetett vonatkoztatisirendszer. Ez azdrt fontos, mert minden m6s tipusu veletlenszeni randomsug6rz6s, valamilyen kitiintetett inerci6lis rendszerhez van kotve. A termikussugdrz6s a nullponti spektrumra szuperponalodik 16 es veges nagysdguenergidt tartalmaz, es kijelol egy adott vonatkoztat6si rendszert.

A vf kuumfluktu6ci6k Lor entz invarians viselkede se alapvet6 fonto s s6gu.Egy adott referencia koordin6ta-rendszerben, amelyet laboratoriumnakneveziink ki, ez a teljesen veletlenszerii klasszikus sug6rz6s felirhato mintsikhulldmok osszege, amely krildnbozo a frekvenciAkat 6s /c hull6mvekto-rokat tartalmaz, melyekn ek vd let le nsze ni a ftniseloszlasuk. Egy masik meg-figyel6, amely a mi laborrendszeriinkhoz kepest 6lland6 sebessdggel halad,a sug6rz6st ugy fogja fel, hogy ezek sikhull6mok, de mds rrr frekvencidkkales ft hull6mvektorokkal, amelyek kozott egy Lorentz transzformdcioval lehetkapcsolatot teremteni.

Altal6nos esetben egy mozgo megfigyel6 m6s spektrumot fog l6tni, minta laboratoriumban tartozkodo megfigyel6. Azonban egy Lorentz invari6nsspektrumndl a sikhull6mok pontosan ugy transzformdl6dnak, hogy azonosspektrumot fogunk tal6lni a laborat6riumi 6s a mozg6 rendszern6l is. 86rminden egyes sikhulldm Doppler eltol6d6st szenved, minden egyes Dopplereltolod6s uj frekvencierteket vesz fel, mdghozzit ugy, hogy az eltol6dottfrekvencia helyere egy mdsik kertl, 6s igy az dsszkdp vttltozatlan ma.r:ad Ezteszi ilyen jellegzetesse a nullponti energia spektrumdt, mint m6r emlitettiik.(L6sd 2. 6bra.)

Ez az eset igaz az 6lland6 sebessdgre, minket azonban most a gyorsul6serdekel. Ebben az esetben, amikor egy gyorsulo detektor figyeli a laborat6-riumban l6v6 sikhulldmokat, azt tapasztalia, hogy a frek:tencidk dlland6anvdltoznak. A laboratdriumban egy adott dllandd ao frelcvencidiri sfkhulldmezdrt a gyorsulf detektor szdmdra egy szdles ds vdltozd spektrumot ielent. Agyorsul6 rendszerben tartozkodo detektor szitmdra az inerci6lis rendszerel5bb emlitett finom, 6lland6an visszater6, regeneral6d6 egyensulya tobb6nem igaz, 6s felborul ez az egyensilly. Ez okozza a gyorsul6s termikuseffektusdt a nullponti energia spektrum6n6l.

Amennyiben a gyorsulas erteke 6lland6, azaz a helyvektor id6 vagy helyszerinti mdsodik derivdltja nem nulla, de a harmadik derivdlt m6r nulla,

VAKU U M EN ERGETI KA - M E N ERG IAKICSATO LAS ALAPE LVEI

abban az esetben a klasszikus nullponti sug6rz6s stacion6rius, 6lland6 fluk-tudci6jn spektrumot talii, de ez mdr nem a vdkuumnak a spektruma, mintazt a 13.6bran is l6tjuk. A gyorsul6 rendszerben elhelyezett detektor vagymegfigyelo viszont a kornyezet6ben mindenhol ezt a megv6ltozott spektru-mot fogja latni es nincs kitiintetett inerci6lis rendszer, vagy kittintetett id6a gyorsulo ido szirmdra. Mindentitt ez a ,,termikus flird6" fog megjelenni.

A nullponti energia spektrum6nak l6tsz6lagos, vagy virtu6lis h6mers6k-let-novekedeset az (56) osszeftigges adja meg:

(56)

ahol A7jeldli a h6mersekletnovekeddst, es az a &Ldka gyorsuldst, a ft pediga Boltzman 6llando. Ezekb6l az ertekekb6l l6tjuk, hogy ha a gyorsulas 6rtekemeglehet6sen alacsony, akkor a h6mers6klet-novekedes erteke nem lesz jelent6sa szokAsos esetekben, csak n6hdny milliomod 'Celsius. Meg kell jegyezni, hogyez a levezetds kizdr1lag dllandi gyorsuldsra igaz. (Az (56) osszefiigges egytitt-hat6ja 10-15 nagys6grendti. Ha egy elektron koriilbehil 10-7 sec alatt gyorsulfel a fenysebesseg nagys6grendjdre, akkor merhet6 koriilbeltil 'K h6m6rsdk-let-novekedds a kornyezetdben a nullponti spektrumnal.)

Ha a gyorsulds id6ben viitozo es egyre novekv6, akkor ez az osszefiigg6sm6s alakot es m6s, nagyobb ertdket fog kapni, de ezt az 61tal6nos esetet megiddig nem vezett€k le. Fontos megjegyezni, hogy itt csak a skal6rmez6rekaptunk egy 6rteket, a mi esetiinkben azonban az is 6rdekes, hogy azelektrom6gneses terek hogyan viselkednek gyorsul6 rendszer esetdben.

Boyer ezeket a szamit6sokat is elvegezte 6lland6 gyorsul6s esetere, 6s azeredm6nyek az (51)-(59) osszefiiggeseken l6that6k. A termikus spektrumsiirrisegfiiggv6nyet az (57) 6sszefiigg6s irja le, s ezen htjuk, hogy az a m6rismert Plank fele formula:

77

haA T _ _

2nck

(s7)

A gyorsul6 rendszer spektruma pedig vektorter eseten az (58) dsszefiig-gessel irhat6 le:

n'Ir i (a) : u, G . #-) - t o, ""tn (r)

nHj(a):+ul, + (eu)' *]*,n er) (s 8)

A

))- \

Az iLll6, vagy v : ril/. sebesseggelmozgo oo frekvencidju oszcilldtor

ho.energidja E =;, sebess6gtol

6s gyorsuldstol fuggetlen0l. Ugyan-ert az e dtlagenergidrt fogja mutatnibdrrmely mds inerciAlis rendszer.

=("#

A gyorsulo (nem szuksegszerii,hogy a = const legyen) rendszerrezgesi amplit[doja megno, az osz-cilldrtor ugy viselkedik, mintha termi-kusan melegebb helyen lenne, minta mellette levo nem gyorsulo oszcil-l6tor. A ket rendszer kozotl inhomegenitds i6n l6tre.

v tk6npzerpdlyo

x

vx2!llo x - O

k6n)€zorp6ly

Az oszcilldtor energi6ja nem vdltozik Az oszcill6tor energidja akkor is vAl-att6l, ha rezg6si irAnyira merolege- tozik, ha rezgesi irinyfua merdlege'sen mozgatjuk inercidlis rendszer- sen gyorsitjuk, de csakkozvetetten,ben. az energia ekviparticio miatt.

E rendszer elvehetetlen (megdllithatatlan) sajdt rezg6si energi6ja nyugalomeset6n, s ez a nullponti, rejtett spektrummal valo kolcsonhatds kovetkez-m6nye.

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

VAKUU M EN ERGETI KA - AZ EN ERG IAKICSRTO TRS ALAPE LVEI

L6thatjuk, hogy ez a spektrum m6s lesz, mint a m6r ismert kobos elosz-16s. Amennyiben magas frekvenciaert6kekre vizsg6ljuk a spektrumokat, azazha )) kT, ak,kor az (57) es (58) spektrum 6rt6ke megegyezik. Abban azesetben, amikor alacsony frekvenci6kat, vagy magas h6m6rs6kleteket, nagygyorsuldsokat vizsg6lunk , azaz kT t) Z"ro, akkor az (59) osszefiiggds csoport-hoz jutunk:

n'Hi(at +[ "' (]!!-)'-' (+-,) (#), n (-o)l rsrrLatjuk, hogy itt a stinisegfiiggveny erteke megn6, mert a 7f.olztaghozmeg

egy egynel nagyobb szorzo j6rul. Fontos tanuls6g, hogy itt az energiayie-gyenlitodes, az ewipartrcio nem jon letre, amig tart a gyorsulas, 6s m6s leszaz alakja, mint a termikus spektrumnak, ami a kovetkez6 sorban tal61hat6:

(60)

A m6rndki gyakorlat szamhra a fenti osszefiigg6sekbol aza ldnyeges, hogygyorsulo rendszerekben m6s nullponti energia spektrum alakul ki, mint azeredeti allo inercidlis rendszerben 6s a k6t energiasiirisdg-etoszltis spektrumktizrjtt energiadtadds jdhet l6tre, ha megfelel6 felteteleket tudunk teremteni.Tovdbb lehet javitani az energiadtad6st, ha az tilo rendszer spektrum6t isbefolyasolni tudjuk, ez azonban nem sziikseges feltetleniil.

Az egyik legegyszeriibb fe1t6tel, ha a kornyezo, azaz nem gyorsulo rend-szerben egy nem Planck-fele egyensulyi eloszldst hozunk l6tre, mert ekkora gyorsitott rendszer es a nemegyensulyi kornyezeti rendszer kozdtt energia-araml6s indul meg. Azzal a felt6telrendszerrel, amit idriig megmutattunk,m6r lehet nullponti, vagy hipert6ri energidt kicsatolni, azaz grorsfttis segft-sdgdvel a Lorentz invaridns spektrumot eltorzftjuk a kornyezethez k6pest, sakkor a ket spektrum kozti kril6nbs6g miatt energia6raml6s indul meg.

AZ OPTIMÎ.IS MUIKAKOZEG MEGVALASZTASANAKFELTETETEIN6zztink meg most n6h6ny olyan fontos rdszletet amelyet az irodalombannem tal6lunk meg kidolgozva r6szletesen, viszont az energiahasznosit6s,kinyer6s szempontjdb6l fontosak.

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

TERTECHNOLOGIA

Kikel lvalasztani,hogymilegyenazaki izeg'amit6rdemesgyorsi tani 'es meg kell hatdrozni, rriiiyen tulajdonsaeu kozeget erdemes keresni ahhoz,

hogy iz energia kinyeres, az az kinyrtirs,6tir6nyit6s a leheto leggazdasago-

,ub-b l.gy.n. Mivel a nullponti en.tgiu elektrom6gneses jellegii, vilagos, hogy

ezt az elektromagneses energiat kell kinyerni. Erre t'tzfirolag elektromosan

toltott r6szecskek es elektromdgneses terek alkalmasak. Ez azonban meg-

oldhat6 ugy is, hogy egy rendszir ossztoltese 0, kivtk6l tehat semleges, de

beltil dipolusokat tartimaz. A lehet6 legnagyobb fajlagos tolt6sii r6szecsk6t

6rdemes kivalasztani, hogy a random elektrom6gneses hat6sok minel

nagyobb gyorsul6sokat okiizanau. Ezekb6l a feltetelekb6l egyertelmii, hogy

g'Jisitotiiendszereknel elsosorban elektronokat erdemes es celszeni fel-

ilasznalni erre a feladatra, mert azonos terer6ss6gek eset6n az elektronok

gyorsUasa lesz a legnagyobb. Elvileg meg protonok is alkalmasak erre a

ftludutru, azonbannaeyt6megii, nehezkes ionok, kev6ss6 toltott ionok egyre

rosszabbak, hiszen a"csatolalsi alland6juk a kiiLls6 rezg6 terhez tosszfub'

mjntazelektronoke.Akes6bbieksor6nl6tnifogjuk,hogy6ltal6banelekt-ronokat, vagy protonokat haszn6lnak fel energia kinyer6si cellal. Az a t€ny,

hogy az eneigiaticsatol6si folyamatokat t6rben 6s idoben v6ltozo elektro'

*aln.r., *"i6kk"l, terekkel oldhatjuk meg, indokolja a ttlrtechnol1gia ki-

feje-zes haszniiatii. A hagyomanyos energetika h6m6rs6kletgradiensekre

epit, itt viszont elektrom6gneses terek manipulalaseval tudjuk a kivant hata-

sokat elerni, akar ugy is, h6gy azrlyenkesztiLl6kek h6m6rs6klete nem valtozik

sz6mottev6en.Nezzi ik,mit6rtenik,haalegegyszerr ibbrendszert ,szabadelektronok

felhoj6t gyorsitjuk. A'14. abrai latszik, hogy milyen lesz az amplitudo

eloszias ai etet<tronfelh6ben gyorsitas elott 6s kozvetleniil gyorsit6s ut6n'

Ebb6l az is l6tszik, hogy mi u-Gg.gyrr.riibb m6dszere a random nullponti

energia kinyerds6nek. f megnOvikedett rez€6si energia kinyer6set termdsze-

tesei tOttfele m6don el leh-et vdgezni, els6sorban att6l fiiggoen' hogy mire

szeretnenk felhasznalni . A tegegyizeriibb, ha a gyorsftott rtiszecske becsap6dik

egy tdrg/ba ds akkor annak"mJgnAvekedett impulzust 6s megncivekedett kine-

tiius iier,i6t ad dt. igy eroki*fejt6sre, mozgat6sra es h6termelesre lehet

legcelszenibb en ezt a fliyamatoi felhaszn6lni . Az a teny, hogy gyorsitjuk a

rendszert, 6s a rendszeren keresztiil elektronokat, toltott reszeket engediink

6t, viszonylag egyszeriien teljesiti a nullponti energia kinyeresenek felteteleit,

igy ennei segitsegevet mar gyakorlati feladatok is megoldhatok'

VAKUUM EN ERGETI KA - M EN ERG IAKICSATO LAS ALAPELVEI

A SPE KTRU MVALTOZAS ES GYORS1TAS KIiVETKEZM E NYEIA F|Z|KAI FOLYAMATOKNAL ES ,,alLAnOOXttAl"Az elobb emlitett esetben, amikor szabad elektronok,,felh6j6t" gyorsitjuk,korfolyamatot nehdz kialakitani, ezt a folyamatot inkdbb csak impulzusszerfiizemm6dban lehet haszn6lni. Az alapveto feladat ilyenkor mindig az,hogyhogy lehet a megnovekedett energi6ju elektronok energi6jdt kis vesztesegek-kel elvenni, lassitani. (Ami a termikus korfolyamatokban a hiit6si 6s nyom6snoveked6si f6zisnak felel meg.)

Az a teny onmag6ban, hogy - legal6bbis egy rovid id6re - egy elhat6roltreszen beltil inhomogenne, anizotroppit lehet tenni a nullponti energiaeloszldsdt, fontos kovetkezm6nnyel j6r. Az inhomog6nnd tett t6rreszben mirslesz a fluktdcio mertdke, kovetkezeskeppen a fr 4rtdke is megvtiltozik, sdtininyfi)ggd is lehet, mrnt azt az elozokben lAthattuk. Mivel ldthattakaz eloz6-ben, hogy a h &tflke gyakorlatilag a rendezetlenseg m6rtekere volt jellemzoes annak az &tekdt adta meg, igy logikusan kdvetkezik, hogy h, azaz a Planckszdm drtdke nem lesz dlland6, a gyorsltds mdrtdk,inek ds m6djdnak fuggtdnyelesz. Ez azt jelenti viszont, hogy az osszes olyan hzikai folyamat, amely fiiggfr 6rt1kdt6l - es nagyon sok ilyen van - meg fog v6ltozni a szokdsos m6donlezajlo folyamatokt6l, mert ah 6rt6ke nagyobb (esetleg bizonyos felt6telekesetdn kisebb) is lehet. Ez szokatlan 6s furcsa fizikai jelensdgek formdjdbannyilvdnulhat meg, mint pdlddul anyagszerkezeti anomdlidk, Van der Waalserdk megvdltozdsa, mdgneses anomdlitik stb. Ezekte a k6s6bbiek sor6n m6gkiteriink.

A megzavart, nem a szok6sos egyensulyi fluktudci6 allapotdban levovakuumban nemcsak a h efieknez€se viitoztk, hanem a tobbi allando is,ertelemszeriien. igy peld6ul a Joule-fdle konverzios konstans, a munka-h6egyen6rt6k 6rtelme is, 6s az alapesetre 6rtelmetlenne, haszniilhatatlannirv6lik. Ezekn6l a folyamatokn6l ugyanis egysegnyi munka bevitele liltszolagnagyobb mennyis6gri munka megjelenes6vel, kinyer6s6vel jdr. Ldtsz1lag s6-rill a termodinamika e1s6 fiit6tele, de a nyereseg a v6kuumenergia rovAsdratort6nik. Ezt sajnos kis6rletileg elvi okokb6l nem lehet alifiirmasztani, merta v6kuumenergiAt nem tudjuk egy terfogatbabezinnids ott megmerni. Nincsokunk k6telkedni az elektr omigneses 6s termodinamikai kolcsonhat6sok-ban lejdtsz6d6 folyamat oknii az energiamegmarad6s,,megmarad6s6ban".A termodinamika mdsodik f6tetelenek egyes megfogalmaz6sai viszont avdkuumenergetikai korfolyamatoknal m6dosit6st igenyelnek, de nagyon

81

q ia?

? &) t4*t l'--l

, ,l_uP r t r

' ' 2

.{+ F

Gyorsitds el6tt az elektromosan tol-

tott r6szecsk6k Lorentz invariAns

inerci6lis rendszerben mozognak.(Csak h6rom terdimenzioban felraj-

zolva, de a hiPert6r ir6nYa fel6 is

6rv6nyes ez.)

A Ha pelddul elektromos erot6rbehelyezzuk oket, a ter irdnYdbakezdenek gYorsulni, es igY 6t-

lagenergidrjuknak a gYorsulds

menti komPonense megno, atobbi komponens eloszor nem

vdrltozik. Kesobb ez kiegyenlitod-het, de akkor is nagYobb lesz az

irtlagsebess6guk egyfajta energi-aekviParticio miatt'

B Toroidpdrly6n mozgo toltott 16-

szecske ket irdrnYban is gYorsul,

igy az energia novekedesenagyobb lehet (azonos gYorsulas

eset6n), mint a line6risan gyorsu-

lo rr5szecske6 . Ha az oszcilldtortgerjesztjuk (csillapitott vagy csil-lapitatlan) a rendszer gyorsul.

Ezekben az esetekben az eredeti

amplit[dora szuPerPon6lodikegy e energia6rt6k, melY a maxi-mdlis gyorsuldsnAl lesz a legna-gyobb. Csak olyan toltott 16-

szecskekn6l jelenik meg ez ahatds, amelYek kolcsonhatnak anullponti sPektrummal.

Random oszcilldrcio amplitudoja ariinyosa r6szecske dtlagos energidtjAval

r 1' q(

\.+ J+? + f + t

fi"e =r(o)ri!

r+. ABRn: cvonsirAs HATAsA TOLTOTT RESZEoSKEKRE

VAKU UM EN E RGEII KA - AZ EN ERG IAKI CSATO LAS ALAPELVEI

vigytnni kell az egyes fogalmak ertelmezesevel. P6ld6ul a ,,b6rmely korfolyamat hat6sfoka kisebb 100%-nii" megfogalmazds nem lesz igaz, ha avdkuumbol kicsatolunk, 6tir6nyitunk energidt lokdlisan. Ha az energiafor-r6skent sz6bajov6 t6vo1i csillagokat is a rendszer reszenek tekintjtik, akkora fenti megfogalmazisvalosziniileg ervenyes marad. A m6sodik f6tetel tobbimegfogalmazdsa (entr6pianoveked6s, egy hotartitlyos h6m6rseklet noveke-dds) tovdbbra is megmarad. A harmadik fot6tel vitltozarlan marad 6rtelem-szeriien. Erteknet veszti viszont a k, a Boltzmann dllando szokiisos ertel-mez6se is a v6kuumenergetikai korfolyamatokban. Az kerdeses, hogy az eelemi tolt6s 6s a c f6nysebess6g ert€ke viitozatlan marade a m6r t6rgyalt esvizsg6land6 folyamatokban. ittataban vdrhat6, hogy sokfogalom Lrtelme kifog b6viilni. wiltoznifog ezen specialis t6rtechnol6giai folyamatokban p6ld6ula tdr ds idd fogalma is. Az a teny, hogy a k ertdke ftigghet a kicsatolds mer-teket6l, felveti annak lehet6seget, hogy a Davies-Unruh effektus nemlinedrislesz m6r Allando gyorsul6sok esetdn is.

Egy m6sik erdekes lehet6s6g is megnyilik a nemlinedris rendszerekndl.Amennyiben ugyanis nemlinedris rendszereken energiafluxust pump6lunk6t, es a rendszer t6vol van az egyensflyt6l, akkor rinszenezd, dnrendezdfolyamatok indulhatnak be, amelyeknek megint drdekes kdvetkezm€nyeilehetnek. Ezeket a rendszereket Ilia Prigogine kezdte tanulmdnyozni (l6sdp6lddul a [26] dsszefoglal6 konyvet) 6s Moray B. King hivta fel a hgyelmetarra (1271 irodalom), hogy ezeknek a folyamatoknak szerepiik lehet anullponti energia kiakn6z6s6ban.

Ugyan nem tartozik most szorosan a ldnyeghez, de erdemes elgondol-kodni azon, hogy milyen kovetkezmdnyei lesznek az energiakicsatol6snak,a vdkuumtfu megzavaritsinak. Boyer rdmutatott arra [4], hogy az anyagstabilit6sa is magyarinhat6 a v6kuummal val6 kolcsonhat6ssal. Ez6rt nagyfajlagos energiakivdtelnel vdrhat6, hogy az anyagi szerkezet stabilit6sa mdsm6don m6don alakul ki, mint a kicsatol6s n6lkiili esetben. igy a megv6ltozottanyagszerkezet a mir emlitett artyagszerkezeti anom6li6kat okozza, azaz azanyagok szil6rds6ga, elektromos 6s mdgneses tulajdonsdga viltoznifog, ugy,ahogy ezt a gombvill6m 6s a parajelens6gek eset6n meg lehet tapasztalni.

Mivel a gravitici6 6s a v6kuum kapcsolata is er6sen valosziniisithetci(Szaharov 6s Puthoff modelljei), ezertvirhat6, hogy gravit6ci6s anom61i6-kat, p6ld6ul gravit6ci6s orv6nyeket, prulzitlo gravit6ciot fogunk taldlni akicsatol6 szerkezetek koriil.

TERTECHNOLOGIA

Egyes elmeletek szerint nemcsak az atomok elektronburkaval,hanem az

atorimagok alkot6reszeivel is kolcsonhat a vAkuum. Ez1rt majd erdemes

lesz mejilzsg6lni p6ld6ul a radioaktiv bomlasok felezesi idej6nek esetleges

vitltozitsitt a k6sziil6kek kozeleben vagy belsejeben'

RANDOM ELEKTRODINAMI KA VERZUS

I$'ANTUMELMELETMar most viilaszt tudunk adni a bevezet6ben feltett k6rd6sre, hogy miert

var� az,hogy aki v6kuumenergia hasznosit6 k6sziilekeket szerkesztett, nem

ismerte a kvantummechanikat 6s akik ismertek a kvantummechanikat, nem

tudtak ilyen kesztlekeket szerkeszteni. A random elektrodinamika a klasz-

szikus fu,tkithoztartozlk,ezen beliil a linedrris es nemlinearis rendszerekkel

valo foglalko zas a m'rnokok szakteriilete volt. Ezert alakulhatott ki, hogy

a feltalalok, fejleszt6k,,vadaszteri.ilete" lett az energiakicsatol6s, s az elmeleti

fizika nemhogy nem tor6dott ezzel a teriilettel, hanem egyertelmiien ki is

zirta megvalositas6nak lehetoseg6t. Littsztk, hogy a kvantumelmdlet ezen a

tdren elfeii a Jizikai val1sdgot, nagyon bonyolult matematikai k6pet ad r61a,

ami egy6ltal6n nem egyszirii es nem konnyen erthet6, ,,elfedi" a nullponti

rn.tgiu letet. igy csak azokjottek 16 letezesere, akik nem ismertek a kvan-

tumJlmeletet 6i gondolkod6sm6dj6t, de az ,,anyaghoz" kozel iilltak, azaz a

gyakorlati, kisertetez6 szakemberek. Foleg azok jfuttak sikerrel, akik elektro-

iiLossaggal, rezg(\ mozgirsokkal kis6rleteztek. Ez6rt johetett 16 Nikola Tesla,

uugy Mo.uy is a jeleniegre. 86r a pontos ok6t, magyartnattfi nem tudtak

meiadni a felfedezett hat6snak, de eleg j6 erzekkel besz6moltak ennek az

eneigianak a tulajdons6gair6l. Miel6tt r6t6riink a gyakorlati t6szre, roviden

-"g t"tt emliteni az a) pontban emlitett nemlinearis rendszereket, azoknak

a hatas6t.

NEMUNEARIS DIP6LUS RENDSZEREKMeglehet6sen kev6s, 6s nem teljesen egy6rtelmti az irodalomban tal6lhat6

cittet allasfoglal6sa a nemlinearis dip6lus oszcill6torok hat6s6t tekintve' Ez

nem is csoda, hiszen a nemlinearis rendszerek viselkedes6nek vizsg6lata

egzakt m6dszerekkel rendkiviil nehez folyamat. Boyer ([28] irodalom) es

i Blun.o 6s tarsai [29] foglalkoznakr€szletesebben ezzel.Boyet sz6mit6sai

azt mutatt6k, hogy a nemline6ris oszcill6tor megzavathatia a spektrumot'

mivel egy bizonyos frekvencia felett elnyel, alatta pedig kisugaroz energi6t,

VAKU U M EN ERGETIKA - AZ EN ERG IAKICSATOLAS ALAPE LVEI 85

igy megbontja a nullponti energia sulypontjdt. Termeszetesen 6 is tudat6banvolt, hogy ennek segitsdg6vel egy mechanikai rendszeren kereszttil 6ramol-tathat energi6t es igy munkav6gzesre haszn6lhatjuk a rendszert. A [281irodalom 2844. oldalitn konkretan ki is jelenti, hogy az eddigi tapasztalatokszerint ilyen m6sodfaju orokmozg6k nem l6teznek a termeszetben, es felte-szi a kdrdest, hogy vajon hogyan lehetne kiktiszob6lni ezeknek ajelenletet.Az a v6lem6nye, hogy nemlinedris dipolus rendszerek analizisdndl, 6s aholnullponti en ergiasuginzits valamilyen modon szdmit6sba jon, mindenk6ppenrelativisztikus hat6sokat figyelembe kell venni 6s akkor ezek a gondokelkertiLlhetcik. Arra hivatkozik, hogy tudjuk, a line6ris oszcilldci6k ktilonboz6frekvenci6k kozott nem ,,terelhetnek" energi6t, ott ilyen effektusok nemjdnnek letre. Nemlinedris oszcill6torn6l elvileg ez ldtrejohet, es csak akkorlehet kik{iszobolni, ha teljesen relativisztikus kezelesmodot alkaimazunk.Vdlemdnye szerint a nullponti energia a legrendezetlenebb, ezert maxim6lisentr6pi6val rendelkezo elosz16s, amelynek az entropi|ja tov6bb nem novel-hetci, tehAt nem lehet energi6t bel6le kivonni.

A t21l cikkben ujra visszater az drokmozgo problemdjdra Boyer expiicitalakban. Itt gravitAcios mezci eseten vizsgflja a spektrumok mozg6s6t, elval-tozttsitt. Az 1097. oldalon a kovetkez6ket irja: ,Altallhan a mechanikairendszerek olyanok, hogy termikus egyensrily esetdn nem tortenik energia-dtadds az egyrk rendszerbol a m6sik rendszerbe. Amennyiben energia adod-na 6t egyik mechanikus rendszerbril a m6sikba, akkor a sug6rz6ssal valokolcsonhatds 6lland6an ujra- 6s ujra potoln6 ezt az energiavesztesdget abbaa rendszerbe, amelyik elvesztette az energiitt 6s igy egy orokmozgohozjutn6nk, ame$ik mechanikus energi6t sz611it 6llandoanaz egyik rendszerr6la m6sikra. Amennyiben a termodinamika t6rv6nyei, amelyek megttltjttk azorokmozg6 ldtezesdt, lok6lisan is igazak a gravit6cios mezoben, al&or azekvivalencia torv6ny miatt azt vdrjuk, hogy gyorsul6 vonatkoztatasi rend-szerben is igaz legyen ez. Ebbril az kovetkezik, hogy a fenti energia6tadfsgyorsul6 rendszerben is tilos 6s azt is mondja, hogy az ilyen rendszereknekugy kell viselkednitik, mintha termikus egyensulyban lenn6nek."

Boyer azonban itt furcsa m6don elfelejti, hogy a termodinamika szokdsos6s altala id€zett torv6ny6t a Planck spektrumra es mds hasonl6 nem kittin-tetett spektrumra vezett6k le, a Lorentz invaridns nullponti energia spekt-rumdra ez a torveny igy nem igaz.

Ahoszivattytielvi|ega12./abbr6n|6rthatokorfo|yamatirdrnyAnakmegfordi-tdrsdvaljonl6tre:munKabefet<tet6sevelalacsonyabbhomersekletenlevor.o'"g*"gu*bbhom6rsek|etrevihetoat'Akorfo|yamatakkorigazAngaz-J*aso", ia a hoforr6s 6s a hoelnyelo hom6rs6klete kozelvan egymdshoz.

Carnot korfolyamat eset6n, na pelOaut Trysrc/Ttords = 1,1' akkor eqysegnyi

oevittmunra-natdsiirat<orutnetuttizenketszerannyihomennyisegetkapunk,mintamennyimunkdtvegeztunkarendszeren.Termeszetesenezakorfo-lyamat sem s6rti az enJrgiamegmarad6s torv6nyet' csak gazdasdgosan

tereli az energia6ramldst.

ny"roffi o r'i

ru f roros

A fenti korfoVamat megvalosithato elektronokkal is a 12'/b dbran l6thato

Seebeck etfet<tus megforditiissdval' Ez a Peltier effektus'

eged€sAram hatdsdra az egYik csatlako-zAsi pont melegszik, a mdsik lehitl.Ez a tolyamat revezibilis, nemtgy, mint a Joule ho, melY azdrramlhs s0rlodAsi vesztes6ge.

tont6n

H6szivatty[tnemcsakafentiketmodon|ehetmegva|ositani,hanemp6|ddu|mdgneses hatdsokkal is.

rs. ABRR: H6szvRrrvU xonrolYnvRt

vAxu uv Tru e RGETIKA - AZ E N ERG IAKICSATO LAS ALAPELVEI

A mi esetiinkben val6j6ban nem perpeetum mobiler6l beszelink, mintm6r emlitettiik, hanem csakaz energia ir6nyit6sir6l egyik helyrol a m6sikra.Anal6giakdnt a h6szivattyu esetet hozhatn6nk fel (15. 6bra), mert a h6szi-vattyu is engedelmeskedik vgyan az energiamegmarad6si torvenynek, de kismunkabefektet6s segitsegdvel nagy homennyiseget lehet vele nyerni ugy,hogy a kinyert hd tobbszrirdse a befektetett munka hdegyen4rtdkdnek.Perpee-tum mobile val6j6ban akkor keletkezne,ha nem kellene munkdt befektetniegy korfolyamalba. Az dltalunk tdrgyalt berendezdsekben mindig ds kivdtelndlkill munkdt kell befektetni, ds tigy nyertink plusz munkdt, hogy ezt abefektetett munk6t felhaszndljuk. Itt tehat nem keletkezlkenergia a semmi-b6l, hanem csak egy korfolyamat utjin dtirdnyftjuk ahhoz hasonloan, mintahogyan a hoszivattyu is dolgozik. Ezt az ellerrtmonddst es ezt a f6lreertestaz irodalom mindm6ig nem tisztirzta, 6ppen \ezert nem adhatott lokest azilyen irdnyu kutatasnak 6s alkalmazasnak, ezhftal komoly gazdas6gi karokatis okozott.

Termdszetesen nemline6ris spektrum tor zitdsra hasznalt rendszerek hasz-n6lhatok a gyorsitos rendszerekkel es ezek egymds hatekonysag6t kolcsonosen er6sithetik az energia kinyeresben. N6zztink most neh6ny gyakorlatipelddt az alkaknazdsokra. Ezek csak illusztr6ci6kdnt szolgdlnak, a kidolgozott, szabadalmaztatott eljdr6sokat egy kiilon fejezetben, a III. rdszbenismertetjtik majd. Miel6tt azonban r6t€rnenk az egyes energiakiv6teli lehe-t6segek ismertetesere, roviden drdemes osszefoglalni, hogy milyen tapasz-talati k6pet lehet kialakitani a vdkuumenergia 6s a gyorsit6s kozti kapcsolatrol.

I. BOX: AZ ENERGA ,,KICSATOI-,{5A", A W{KUUMMAL VALOKOLCSONHATAS

MI AZ, AMIT TUDUNK ES MI AZ, AMIT NEM

A vdkuumfluktudcif energidja - mint mdr eddig is ldttuk - csak tdrmanipuld-ldssal szabad{that6 fel Kdt alapvetd ffiktus haszndlhat6 fel: az eg,tik azdltaldnosftott Casimir ffiktus, azaz a nullponti spektrum tdrbeli megbontdsa,a mdsik a gyorsittis, azaz a nullponti spektrum idribeli megbontdsa, torzftdsa,manipuldldsa. A gyakorlatban a taszltderritfelhaszndlf Casimir ffiktus is csakakkor ,,indithat6 be", ha gtorsltdst haszndlunk, fgy a gyors[tds szerepe alapvetdminde n energiakics ato lds i fo lyamat n d l.

TERTECHNOLOGIA

Tbchnikailag sokJdte m6don oldhat| meg a gyors[ttis, pdlddul:

a) tdttdtt reizecsiek gyorsftdsa elektr^ddk kdzott, pdlddul villdm, szikrakistilds,

b) fors6 (ds emiatt gyorsul6) rendszeren elektromos dram dramoltatdsa (egy-

pdlusti generritor),c)'hultdmjetensdgekben val6 peri1dikus gyorsfttis - JbleT nemlinedris kozegek-

ben (pdlddul Tbsla ds Moray nagyfrekvencias plazmacsovei)'

Gyors{tris krjzben - ds ez techntkaitag is haszndlhqt' ffiktus - a vtikuum

kolcsrjnhat a gtorsftott tdrggyal, mert a Davies-unruh ffiktus szerint a gyor-

sul6 k6zeg mis hSm,rsdkletivdkuumfluktudci6t ,,tapasztal". Az ffiktus - mint

tdttuk - i sztochasztikus elektrodinamikdb6l kiindulva drtelmezhetri szemldle-

tesen. illand1 gtorsupis esetdn 1rtdkdt numerikusan is ismeriiik.

A gyorsittis fgt a ,,zaierds{t6" szerepdt tdtti be' A [ukn(9-i6k intenzitdsa'

ampliiud1ja sti. a gtors{ttis fisgvdnydben megndvelhetri. Ugy tiinik, ez az

alipeffekius, amire minden kicsatol, kdsziltdk 6pit. Ezdrt alapvetd a gyorsuldsok

manipuldldsa glorsan vdltoz| terek segitsdgdvel'A kicsatolds- el1rdsdhez afolyamatot irreverzibilissd kell tenni az elejdn, utdna

mdr visszamehet az energia a nullponti energia ̂cednidba. Az elegendSen nagy

amplitud1jri random moigis mdr befoghat6, hasznos[that1. (Mechanikdb6lvett

pefdaval itvet ha egy ,,racinis",fogasl^ces rendszerben afluktudci' amplitud'ia'nagyobb,

mint k6t fos kr;zti ,,1" ttivolstig, akkor a rendszerb1l munkdt lehet

kivenni. Ldsd az I./a dbrdt.)Sajnos ma mdg nem tudunk eleget a kicsatolds mechanizmusdr'l kdt ok

miatt. Egyr^szt nem tudni, hogy a gyorsultis magasabbrendii derivdltjaindl

milyen liiz a LT =f({D)fu*Cvdny dltaldnos atakia - ez pedig lehet nemlinedris

is (mint ahogy az iz 1./b tibiin ttitszik), 6s ezek a tagokfontosabbak is lehetnek,

mint az dltind, gtorsultisos tag. A gyorsut6 tdrgy sztimdra 4rzdkelt spektrum

pedig mdr nem az eredeti kdbds spektrum lesz, hanem valami mds, aminek az'aUiiat

mdg nem hatdroztdk meg, ez mdg fehdr folt' (Ldsd l'/c dbra)

Tovdbbi nyiton kdrd6s, hogy mi tdrtdnik lassultis eset6n, hogyan vdltozik

ekkor a spektrum. Vaion negifv gyorsuldsokhoz negatfv LT drtdk tartozik (1./b

dbra szaggaton vona.la), rigy ot abszohit drtdket kell kdpezni? Valdszinii, hogy

az idribeli megforditds, a lassultis nem jelent elvi vdltoztist a folyamatban, ezdrt

az abszohit hitdket kett kdpezni a LT:f({n)) osszefuggdsekndl'

Az a kev6s tapasztalat, ami az eddigi m'rdsekbSl dsszegy{ilt, kdmene mutat'

ja a magasabbiendii derivtittak fontosstigtit, 6s termdszetesen az ffiktus l6tdt.

. ku )g

Ha egy fogaslec v6letlenszenj amplittidoja kisebb, mint a fogak kozotti,,f" hossz, akkor nem vegezhet munkdrt a fogasl6cen egy random fluktudcio. Ha viszont a fluktudcio miatt bekovetkezo elmozdulds meghaladjaa kritikus ,,f" hosszat, a fluktudlo ero energiaforrask6nt felhaszn6lhato,munkdt vegezhet a fogasl6cen.A nullponti spektrum ldtszolagos hom6rs6klet-noveked6senek es a gyor-sul6snak a kapcsolata. Ha x = 6tll., akkor a gorbe lineiiris (felteve, hogya k es h'vdltozdsdt elhanyagoljuk). Magasabbrend( deriviiltak eset6n mdrvaloszintileg nem lesz linedris az osszefugges.A nullponti energia spektrumdnak valtozdsa, ha lxl > 0.

1 . BOX ABRq: N ULLPONTI EN ERGIAFLU KTUACIO KO LCSO U HNTASR

TERTECHNOLOGIA

A gyorsitds minden k6szl.tl6k miikodds'ndl alapvetti tehdt - d,e mdg messze

valsyunk att6l, hogy a rdszleteket is 6rts{ik. Ez a helyzet mdr tr)bbszr)r el6fordult

a ichnika tdrtdnetdben, azaz az ffiktus ismert, haszndljdk is, dm a pontos

magyardzatm6gvdratmagara.Azohmldrvdnyegy|vszdzaddalelciztemegazebtrtronok ds kristrilyrdcsik kolcsAnhatdsdnak fettdrdsdt. Turbulens dramlds-

ban mdr r6g6ta repiilnek g6pek, de a turbulencia sok rdszlete mdig sem

tisztdzott. A-mdgneieket nigyon rdg6ta haszndljdk, dm fel1pitdsilket, fizikai

mtikr)ddsiiket pontosan mdg ma sem ismerik'A,,zaj", oît o nullponti energidb6l kinyeriink, hasznosfthatd ugyanilgy' mint

a .forro, kaotikus, ,,zaios" gtizok nyomdsa' A gdzok tanulmdnyozdsa sem a

sntisztikus mechanikdvat iezdddott, hanem a jdval egyszerfibb fenomenologi-

kus szinten.Ezdrt a tapasztalat, amit a konstruktcirdk haszndlhatnak, leegyszeriis[tve qz,

hogl a ̂ ,g1,tul,;,n glorsftott rendszernek tobb energidja lesz a gtorsfttis v6gdn,

mfit etdtti. A mondatban a hangsrtfu a megfeletd szdcskdn van. (Megintcsak

krjzvetett m6don az a tapasztalat, hogy nem a szimmetrikus hulldmok a

megfetet1ek, hanem az aizimmetrikusak. Ilyen hulldmokat nemlinedris kdze-

gekben viszonylag kdnnyen lehet kelteni')Hosszri id6 fos eltelni, mire alaposan megismerii)k a kicsatolds mechaniz-

musdt. Most azzal az egyszerti kdppel kell bedrnilnk, hogt a nullponti energia

,,zaj" formdjtiban szupirponat1dik az eredeti mozgdsformdra' (A mozgds ter-

îrritrrr, ,emcsak transzfuici6s lehet, hanem rot(ici6s is, erre is ldtunk majd

pdlddt.)' A tanulmdny vdg6n mdg roviden visszatdri)nk a sztochasztikus, dffizi6s

protteiAk ôir*itikot teirtisdnak alapjaihoz, de tdtni fogiuk, hogv egltelcire

nem tudunk megbfrk6zni a feladanal.

VAKUU M EN E RG EIIKA - AZ EN ERG IAKI CSATO LAS AIAPELVEI

ALKALMAZASI PEMAXLine6risnak tekinthet6 rendszerek

A vlLLAMAz els6 kdrd6s, ami felvetodik, hogy llteztk-e olyan termeszeti jelenseg, aholteljesiilnek azok a krit6riumok, amelyek energiakinyerest, ,,elterel6st" hoz-nak l6tre? Kdzvetlen kornyezetiinkben a legegyszeriibb p6lda erre a villdm,mert ott egy elektronfelh6 gyorsul rovid ido alatt, es a gyorsitott elektronokkozvetlen kornyezete, az ionaiit leveg6molekul6k sincsenek termikusegyensulyban, messzire vannak att6l, igy teh6t egytitt 6llnak a sztiksegesfelt€telek ahhoz, hogy energidt hasznositsunk v6kuumb6l.

Nikola Tesla volt az elso, aki felfigyelt erre a hatdsra, azonban ezt atermdszetben rendkivtil nehez szabatosan 6s pontosan kimutatni, hiszennem merhetjrik meg a felhok es talaj tolteseloszldsdt a kisiiles elott, igypontos sz6mit6sra nincs lehet6sdgiink. Tesla, aki gyakorlatban nagyon sokkis6rletet v lgzett kistildsekkel, becslesek es sz6mit6sok segits6g6vel, sejtette,hogy energia ,,termel6dik" ezekben a folyamatokban, s valosziniileg ez adlanek.j az otletet az :]�yen irdnyu munk6ihoz. Nyilvdnvalo, hogy itt a felgyorsi-tott elektronfelhokben kialakult hatdst valamilyen formdban elektroncs6vek-ben is lehet hasznositani. A 16. ihrhn l6that6 a vill6mcsatorn6ban mozgoionok es elektronok k6pe. L6tjuk, hogy a gyorsan mozgo elektronok hogyanmozognak az ionokhoz k6pest, 6s ezek energi6t csatolnak ki a nullpontispektrumb6l es ezt tfiadjirk a kornyezetben l6v6 6s veliik iitkoz6 ionoknak,majd ezek visszasugdrozzirk ezt az energiitt a nullponti spektrumba, iW akorfolyamat lezinil. Sajnos ez a folyamat nagyon nehezen kovethet6 figye-lemmel a term6szetben, 6s igy a villfmok kialakul6s6val foglalkozo munkdkegyiitalin nem emlitik ezt az effektust.

A GIIMBvILLAMGyorsul6 elektronfelh6 mozgdsakor alakul ki a term6szet egyik leg6rdeke-sebb jelensege, a gdmbvilldm, de akkor 6s csak akkor, amikor a vill|mpilJyifianagyjab6l 90"-ban megtorik, mint ahogy azI a 16.lb 6br6n l6tjuk. Az a felt6telsziiksdges a gombvill6m es a hozzirtartoz6 hipert6ri effektusok kialakit6s6-hoz, hogy egym6sra mer6leges legyen az iramlo elektronok sebessege, azdltaluk keltett elektromos 6s m6gneses t6rero is. Az, hogy itt hiperterieffektus alakul ki, abb6l tudhato, hogy a gombvil16mb6l j6val tdbb toltes 6s

AIrn

\.y

)e

I t

,!l'fo

r

I/.\\f/

Il e6 l ,,lt '@

vt

/1\\9

i on iz6 l t o tomok

v i l l6mcsotorno

energ io megcsopo lds

nu l lpont i spek t rumb6l

A termeszetben lezajlo folyamatokkozul a villdmcsatornAban a legna-gyobb a gyorsulds, n6hdnY nanosecalatt a f6nysebess6g nagysdgrend-j6re gyorsulnak az elektronok' Ezeros nullponti energia kolcsonha-tdrs.sal j6r. A gyorsulo elektronokjelentos energiatobbletet vehetnekfel, tobbet, mint amit az elektromost6rben tort6no gyorsuldsssal indo-kolhatunk.

Gombvilldm kialakuldrsiinak szokdt-sos l6nyege: linedris villdm foldeltvezetobe csap, s irdnYa ott megto-rik. A tor6si helyen rendkivul nagyhelyi gyorsuldsok l6Pnek fel, de ezmeroleges a haladdrs irAnyara. Ezena tor6si, er6sen gyorsulo szakaszonalakul ki agombvilldm, ami makrosz-kopikus hipert6ri etfektusk6nt fog-hato fel. Makroszk6pikus hiperterieffektusok mindig olYan esetkbenl6onek fel, amikor jelent6keny koFcsonhatdsok 6brednek a nullPontispektrummal.

A villdm ilyen eset, amikor a h Planck szam 6rt6ke, 6s igy a t6rfluktuiiciok

m6rt6ke jelentosen meino, minden t6rdimenzio iranydban' igy elegendo

energia 6s impulzus ebied a hipert6ri dimenziok fel6 is. Valoszinf, hogy

ilyen-esetekben a hipert6ri dimenziok ir6nydrba tort6no kil6p6shez szuks6-

g!; Xilepe"i munka minimdrtis szintj6t el6ri a folyamat. Ez csak egy sztikse-

les, de'nem el6gs6ges felt6tel makroszkopikus testek elinditdtsdhoz maga-

sabb dimenziok fel.

fdldel t elektromos vezet6

ro. AaRA: ToLTESEK MozGAsAVILLAM ES GoMBVlLutrl rnlRxuuqsmon

VAKU U M EN ERG EII KA - Az EN ERGIAKICSATO LAS ALAPELVEI

energia jon ki, mint amennyit t6rolni lehet az 6ltal6ban n6h6ny centimeter6tmdr6jii gombben, 6s a jelens6g sz6mos tulajdons6ga csak ugy magyardz-hat6 egyszeriien 6s logikusan, ha feltetelezziik, hogy egy n6gy tdrdimenziost6ltesgyiini idezi elo a jelensdget ([29] irodalom).

A gombvill6m a legegyszeriibben tanulm6nyozhato makroszkopikushiperteri effektus. Term6szetesen megjelendse bizonytalan 6s v6ratlan, koz-vetlen mriszeres meghgyeldsre ez€rt nincs mod. A hiperteri effektusoktanulm6nyozisa mdg el sem kezd6dott, l6ttiknek mig az elfogad6sa semt6rt6nt meg. Hasonl6 effektusok csak a parajelensegeknel lepnek el5, ezekaz igynevezett teleport6ci6s esemenyek. Gombvill6mokndl t6bb esetbenmegfigyeltek, hogy mag6b6l a gombbol t6rgyak zuhannak ki, p61d6ul homok,viz, k6 stb. De mindkdt iilnyra igaz a jelens6g, van amikor a g6mbvillamttintet el t6rgyakat. (L6sd a [30] irodalomban megadott gyiijtem6nyt.)

Nem csak a term6szetben lehet megfigyelni nagymertekben gyorsitottt6lt6seket, hanem a laborat6riumokban is el6 lehet idezni (ha nem is avilldmokkal megegyezl param6teru kisiil6seket) jelent6s energi6val jar6elektronmozg6sokat, gyorsuldsokat. Most n6h6ny ilyen m6r6st, anom6li6tismertetiink.

LI\BORAT6NIUMI ANOMALdK

EGVPOLUSU GEilERATONA legegyszenibb k6sz{il6k, amelyet a fent leirt elvek alapj6n el66llithatunk,az igynevezett egypolusu generdtor. Ezen m6r kim6rhet6 drtekeket adhat anullponti energia megcsapolds hatds6ra keletkez6 energiatobblet. N6zziik,hogyan epithet6 fel a 1ehet6 legegyszeriibb szerkezet, amely az eddig ismer-tetett elveket hasznositja: Egyr6szt gyorsitani kell egy kozeget, m6sr6sztvalamilyen m6don 6t kell adni a keletkezett energiatobbletet egy nemegyen-sulyban l6v6 rendszernek. Ez a felt6tele a folyamatos termeldsnek. (Impul-zus iizemm6dban persze egyszertibb feltetelek is elegend6k, ott nem kell akornyezet nemegyensulyi allapot6rol gondoskodni.) A gyorsitisra a legalkal-masabb, legegyszerribb mozg6s a harmonikus rezgomozg6s, vagy a forgomozg6s. A harmonikus rezgomozgdssal mechanikai rendszereknel nemlehet nagy gyorsul6sokat el6rni, igy marad aforg6mozgtis, azonban anyag-szerkezeti okok miatt itt is er6sen korl6tozott a maximdlis gyorsulds. Az

TERTECHNOLOGIA

energiahordo zo kozegre - mint az elSz6ekben m6r t6rgyaltuk - az elektron

a legilkalmasabb, ezert egy forg6 f6mt6rcsa megfelel a celnak, amelyben az

elektronok szabadon mozoghatnak, mert az sok gyorsulo elektront tartal-

mazhat. Az elektronok rendezett mozghstrt, a kozegcserdt, tobbfdlekeppen

is biztosithatjuk, legegyszeflibb modon peldaul ugy, hogy 6ramforras segit-

s6g6vel aram-ot .ng"dtittk tfitaita.A mi esetilnkben, amikor energi6t szeret-

nenk kinyerni, ez rossz modszer, mert az 6ramforr6s bels6 ellen61l6s6t is le

kellene ktizdeni. (P61d6u1 akkumul6tor megvalasztasa kifejezetten rossz

lenne alacsony hatfrsfoka es nagy ellen6ll6sa miatt')

A legegyszlnibb, ha mechanikai energia bevitelevel 6s a Lorentz er6

felhasznahsaval iranyitjuk az elektronok mozg6s6t, azaz a Faraday-fdle egy-

p1lusti generdtorhoz jutLnk. Egy tengely kortil megforgatjuk a vezetcit6rcs6t

6s ezt ;ngelyiranw homogen (bir ez nem sziiksegszerii) magneses t6rbe

helyezziik. BbUen az esetbin az elektronok mozg6sa biztositott, csak egy

csusz6kef6t kell a kiilso peremhez es a tengelyhez erinteni, 6s maris egy zirt

aramkort kapunk. e nito csuszokef6n biztositott az elektronok tobb6-

kev6sbb6 rendezett mozgdsa, az tehifi nemegtensilyi rendszer lesz (m6s lesz

az elektronfelh6 eloszl6sa egyensulyban es m6s lesz, amikor iramot veze-

tiink 6t rajta, ekkor egy nemegyensulyi rendszert kapunk). A I7 . iltr,rin l6tszik

a rendszer, a |7la,t aurarcn pedig az,,energiakinyeresi'' folyamal"vaz|ata.

A 11. ibraegy nem gyorsitotf elektron tengelyir6nyu mozg6s6t mttatja az

id6 fiiggv6ny€ben.ez auratuot l6tszik, hogy csak sug6rir6nyu elektronmozgAssal c6lszerii

kicsatolni a lStszolagos energianyereseget. A forg6resz egyfajta szepar6tor-

k6nt miikodik. Ktilso pal6stjan, ahol a legnagyobb a gyorsul6s, a vakuumzaj

megnS,saradi6lisanurcr.tlrirryihamutatozajkomponenseksuperpona-16dnak az elektronok sebessegere. A kedvez6tlen iranyu zaj (a tengelyek

ir6nyaba mutato komponensek) viszont nem keriil 6t az iilo kef6kre' Sajnos

ur"i6rh"t6gyorsulds, s i gy azal ,,erosii6senek" m6rteke is kicsi, a csuszokef6s

megold6s peOig erOsen veszteseges' igy ez a megold6s ink6bb elvi' mint

gyakorlati iehetoseg. A rendszer elk6szit6se ezertlirtszolagos egyszeriis6ge

.il.nrr. is e16gg6 nehez technikailag, ugyanis magas fordulatsz6mot kell

el6rniahhoz,hogynagygyorsul6sokkeletkezzenek,aholm6rsz6mottevoanullponti energiahutiuaciO. Ugyanakkor nagyon kis belso ellen6ll6sunak

kell lennie a rendszernek, hogy az irametosseg nagy legyen' Eue azettvan

sziikseg, mert azenergiakicsatol6s merteke az arammal egyenesen ardrnyos'

A forgo rendszerben az elektronok gyorsulnak, kulGnosen a forgoresz szelen. A gyorsulds miatt a nullpontispektrum eltolodik, nagyobb fluktudrciok alakulnak kia forgoreszben, mint a mellette levo, inercialis rend-

, szerben levo allo r6szben. A ket rendszer kozott inho-' mogenitAs alakul ki, egy gradiens kepzodik a fluktudr-cio mertekeben. Ha a ket rendszer kozott celszerrieneleKronokat drramoltatunk, a nullponti spektrumbol

folyamatosan kivehetjuk az energidt, s a mozgo eleKronoknak energiatobb-letuk lesz. A fluktuAcio merteke (a gyorsulds fr"rggvenyekent) a forgoreszbennagyobb lesz, mint az Alloreszben es ez inhomogenit6st hoz letre, amelyenerg iatermelesre haszndlhato.

lorgoreszben levo elektronok A folyamat a hoszivatbnraflasos nullponti enersiaja fOlyamat analogiiijakent iS

/al (,o'0.)

I \,[onn,/L],+,il*^,,,[h,h* r,".., felfoghato A hoforras a

\ rl-) tv V v V "---l nullponti energiafluktud-Y I cio, az elekhonok kerirr

iE (ny"r6)W i[se"] get6si munkd{a a kompresszornak felel meg, smegemelt fluktudciojri,energidju elektronok ki-

jutnak a kornyezetbe, s ahhoz kepest magasabb az energidjuk. igy az energia-tobbletet munkavegz6sre lehet haszndlni.Ez a ciklus termeszetesen nem a Carnot-f6le korfolyamat. Az egypolusrigenerator technikailag gyenge megoldds, mert csak igen kis gyorsuldsokatlehet vele elerni, s kis belso elllenall6su rendszed kell epiteni, hogy azdrameross6g (analogja peld6ul tomegfluxus) magas lehessen.Az egypolus0 generdtorban sem egyenletes a gyorsulas, hanem a sugarfuggveny6ben vdltozik, kifele haladva no, befel6 haladva csokken. Emiatt -a vdzolt modell szerint - nem mindegy, merre halad az eleKron. A tengelyfelol kifele halado esetben teljesitmeny nyeresegk6nt tapasztaljuk a vakum-mal valo kolcsonhatdst, ellenkezo esetben teljesitm6ny veszteseget okoz.A v6zolt modell szerint, ha rendszeren kereszttl nem folyik iiram (pelddulnincs ktlso mdgneses t6r), akkor is kell feszultsegkulonbsegnek ebrednieaz iillor6sz 6s a forgoresz kozott, mert a forgor6szben magasabb lesz afluktuacio m6rt6ke, mint az drlloreszben.

6116r6sben levo elektronok

atlagos nullponti energiaja

rz. ABRn: EGypoLUSU cEnrRAron Es NULLpoNTt ENERGTA KOLCsONHATASA

TERTECHNOLOGIABA

Az is fontos, hogy rendkivtil er6s m6gneses teret l6tesitsiink, hiszen l-2 V-os

fesziilts6g gener6l6sa nem elegendo, mert a kefeken a kontaktellenall6s miatt

I V nagysdgrendii fesziiltsegeses jon l6tre. Olyan szuperer6s m6gneses teret

kell a gyakorlatban letesiteniink, hogy legal6bb 100 V kortili fesziiLltsdg kelet'

kezzen.mert emellett lesz a csusz6kefe ellenall6sa, fesziiLltseges6se minimAlis.

Mindezek a param6terekarramutatnak 16, hogy egyszerii hdzi eszkozok-

kel nem val6sithat6 meg ez a szerkezet. Jo kontaktushoz peld6ul folyekony

f6mre lenne sztikseg (igen nagy 6tmer5, nagy keriileti sebess6g es nagygyorsulfs mellett), ez pedig technikailag rendkiviil nehdzfeladat Mindemel-

lett ebben az ekendezesben az effektus m6r megjelenhet.

A siNAGYO - rrlrrr LINEARISAN GYORSiTOTT TESTA technikdban talln a sin6gyuk segitsegevel lehet a legnagyobb gyorsul6so-

kat elerni a makroszk6pikus meretii testek kordben. A 18. 6br6n l6tszik egy

sindgyu elvi elrendezese, amely nagyon egyszerii. ALotentz ero segitseg6velgyorsitjuk a l6ved6ket, vagy a gyorsitando t6tgyat, aminek termeszetesenelektromosanvezeto anyagbol, cdlszeriien f6mbol kell lennie. Ket sin kozott

halad a l6veddk, 6s rajta kereszttil nagyon er6s elektromos 6ram halad 6t,

erre mer6leges egy kii1s6 magneses indukci6. Ebben az esetben a Lotentz

er6 rendkivtil nagy gyorsulast tud elerni.sajnos kev6s a nyitott irodalom, ahozz|f'rheto anyag ebben a t6m6ban,

mivel ezt az effektust f6leg haditechnikai celra haszn6|ak [31]' Ha egypillantast vettink Deis 6s tarsai [31] cikk6re 16tjuk, hogy a sin6gyuk sokkal

nagyobb sebess{gre gyorsitj6k fel a loved6keiket, mint a koz6nseges loporos

6C),rik.Az adatok szerint egy 300 gramm tomegii t6rgyat 3000 m/sec sebes-

s6gre gyorsitottak fel 4 m6ter hosszan, a gyorsit6s maxim6lis 6rteke 1,5 mil1i6

m/s2 volt. Ezzel a technikai megold6ssal azonban nem lehet a nullponti

energia hat6s6t kimutatni, mivel a sebesseg es gyorsul6s szimmetrikus a ki-

6s bel{pdsnel. Abban az esetben sem lehetne iparilag hasznositani a null-ponti enelgiafluktu6ci6t, azaz a gyorsitott es 6116 spektrumok kozti energia-kiilonbseg hatds6t, ha a 18./b 6br6n bemutatott ktilonleges alaku gyorsitott

testet haszn61n6nk. A gyorsitis hat6s6ra a loved6k h6m6rs6k1ete megn6 az

er6sebb fluktu6ci6 miatt, ez azonban mfresekkel nehezen igazolhat6, nincs

olyan mer6szerkezet, amely a gyorsulfst kibirn6. A gyorsitott lovedekben

ugyan a v6kuummmal valo kolcsonhatas miatt fluktuaciondvekedds es igy

energiakicsatol6s keletkezik, gyakorlatilag azonban ez nem hasznosithat6.

vezet6 s in

6romforr6s

sz ige te l6 vezet6

A kapcsolo lezArAsakor a sineken6s a loved6ken keresztul dramlo

v'o Aram drltal keltett elektromos esm6gneses terek a Loren? erosegfts6g6vel gyorsitjdk a lovede-ket. Az dramlAs irAnya meroleges agyorsuldsra, igy a nullponti fluktud-ciok nem segitik a gyorsul6st. Aloved6kben viszont nagyobb lesz afluktuAcio, de ez csak a becsapeddskor erv6nyesiil.

Ha a 18./b dbran ldthato modonalakitandnk ki a gyorsitott tdrgyat, anullponti fluktudrciok segiten6k agyorsitdrst. Az 6ramlds irdnya ugyanmegegyezne a gyorsulds ir6nydval(legaldbbis egy szakaszon). A be.6s kil6p6sn6l viszont szimmetrikusaz elrendez{s, a slnhez k6pestazonos a fluktudcio m6rt6ke, Ezena szakaszon a Lorenk erok nemgyorsitandk.

gyorsul6s

A Lenz torvenyen alapulo koaxdlisgyorsitondl viszont az dram 6s agyorsulds irdnya elvi okokb6l min-dig meroleges egymdsra, itt ez6rtnem v6rhato a nullponti spektrum-bol eredo energiaiitv6tel.

r8. ABRI: siruAcw. MINT A LEGNAGyoBB GyoRSiTAsu MEcHANtKAt RENDSZER

TERTECHNOLOGIA

Ha aLentz-f'Ie indukci6s torvenyt vessziik alapul, a sin6gyukn6l is jobb

hatekonys6got lehet elerni ([32] irodalom), azonban ebben az esetben sem

lesz az elektronok gyorsulasa, mozgasi sebesege asszimetrikus 6s ezt az

elrendezest m6g elvileg sem lehet ce[ainknak megfelelo m6don 6talakitani.

FOLYADEKOKBAN T6NTEX6 ELEKTRODINAMI KUS

ROBBANTASOKAhhoz, hogy valahol megtalauuk a nullponti energia lehetseges hat6s6t mar

kim6rt laboratoriumi koriilmdnyek kozott, 6rdemes a kisiil6sek t6j6n kutatni'

Erre a legcelszeflibb a gyors, impulzusszerii szikrakistileseket megkeresni,

mert ott lelentos tapasztalat halmozodott fel, amit publik6ltak is. Nem

erdemes azonban olyan kistilesek hat6s6t keresni, ahol a leveg6ben tortenik

ez, hiszen ott impulzusmer6sre 6s teljesitm6nymeresle nem sok lehetoseg

van, sz6mos vesztesegforras ad6dik, melyek pontos sz6mertek6t nehez meg-

hatirozni. Egyszerribb dolgunk van, ha olyan eseteket vizsg6lunk, ahol viz

alatt tort6nik a robban6r, hisr.tt aviznek 6tadott impulzuserteket sokkal

konnyebb megmerni es sz6mit6ssal ellenorizni. Most ilyen p6ld6kat fogunk

vizsgilni.Eizrevettek kis6rletek sor6n, hogy nagyon nagy impulzusok jelentkeznek,

haviz alatttort6nnek elektromos kisiilesek (1331, t34l irodalom). Az e1m6-

leti vizsgflat ok azt mutattdk, hogy legal{bb t[zezerszer akkora impulzus

keletkezik, mint amit a szokasos elektrodinamikus erok meg tudnak magya-

fitzni, amltki lehet szSmolni (t351, t36l irodalom). Termeszetesen felmeriil

annak a lehetosege, hogy olyan er6k is fellepnek a termeszetben, amelyek

klasszikusak ugyan, de a Maxwell egyenletek nem irjdk le 6ket: t$bbek kozott

rlyen az,tmpJre er6 ([37]-[39] irodalom), amely avezetek ir6ny6val p6r-

huzamosan iep f"1 azgzlongit'uldrn6lis. Ezek az erok stacion6rius esetekben

is felldpnek, di a mi esetiinkben megnovekedett plusz impulzusok, energi6k

ktziroiag gyorsuldrsos esetben lephetnek fel, igy tehat kiserletileg, elvileg

konnyu Gnne elkiiloniteni a k6t hat6st egym6stol. Ezamainapig sem tort6nt

meg. Mindenesetre avu alatti szikrakisiil6sek - ahol az tfiadott impulzus

viszonylag konnyen merhet6 - rendkivtl nagy impulzusnovekedest mutat-

nak. Ezekben az estekben igen gyorsan fut fel az inam erossege, es 1gy

vinhato, ha valahol, itt megjelennek ilyen hat6sok ugyanugy' mint a vill6-

mokn6l, csak itt viszonylag konnyen merhetok. A l9.la 6br6n latszik egy

olvan vizalatti szikrarobbant{s elrendez6se, ahol gytiriis elektrod6t haszn6l-

VAKUUM EN ERGETI KA - AZ EN ERG IAKICSATO LAS ALAPE LVEI

tak. A k6s6bbiek soriin ezt tov6bbfejlesztettek ugy, hogy kizar6lag az aramtrhnytxal pdrhuzamos sebess6gkomponensek keletkeznek. A 19./b 6bra aztis mutatja, hogy milyen egyszerii modon lehet m6rni a keletkez6 impulzuscsucsot. A kiserletekn6l gondosan iigyeltek ana,hogy figyelembe vegyekazesetleges Lorentz er6k, Lorentz kontrakcio 6s g6zkepzodes hat6s6t, deegyertelmiien ki lehetett mutatni, hogy az impulzusnr)vekedds nem g1zrobba-nds krivetkezmdnye. Min6l er6sebb dramot haszn6ltak, min6l gyorsabb fel-fut6sndl, a hat6s anndl erosebb volt es ennek a hatdsnak a jos6gi tenyezojemeghaladta a min ismertetett sindgyuk jos6gi tenyezSjil is, azaz sokkalnagyobb impulzusok dbredtek azonos 6ramerci,ssegek hatiis6ra. A jelensega v6kuummal valo gyors, impulzusszerii kolcsonhat6sk6nt ertelmezhet6. Itt?'tzinolag elektronok gyorsulnak nagy sebess6gre, igy a nullponti energiamegcsapoldsa a lehet6 legegyszeriibb m6don megoldhat6. Meg pontosabb,nagyobb leptekii meresekre lenne sztiksdg, mert ez a jelenseg kulcsfontos-s6gu lehet a nullponti energia kutatasa szempontjdb6l. Fontos lenne tov6bb6szepardlni a nullponti energia 6s az Ampere erok hatdsdnak szerepdt is.

PLAZMAFIZI KAI ANOMALdKAplazmafizik6ban nagyon sok kiserleti tapasztalat gyult ossze. ltt azokat ateriileteket vizsg6lj6k, amelyek sz6munkra 6rdekesek lehetnek, mivel elekt-ronokat, tdltdtt reszecskeket gyorsitanak nagy sebesslgekre, es hirtelen,nagyon nagygyorsuldsokkal. V6rhato tehdt, hogy ezenateriileten taldlkoztrifogunk olyan anom61i6kkal, amelyek a v6kuumenergia kicsatolds6nak jelen-segdre utalnak. M6r a TGes evekben eszrevett6k ezeket azanomiititkat, mivelekkor kezdtek elterjedni a relativisztikus sebessegre gyorsit6 Marx gener6-torok. Ezek rovid, impulzusszeni mtikodessel viszonylag nagyt6megii elekt-ront tudnak hirtelen felgyorsitani ugy, hogy p6rhuzamosan kapcsolt kapaci-t6sokat hirtelen sorosra kapcsolnak, igy hirtelen rendkiviil nagy fesztiltsegkeletkezik, es eza fesziiltsdg elegendci az elektronok jelent6s gyorsit6sdhoz.

J. D. Sethian es t6rsai ([40] irodalom) mdr besz6molnak az ilyen gyorsit6kkal vegzett kiserletekrol6s az itt tapasztalhat6 anom6liakr6l. Ha hirtelennagytomegii elektront felgyorsitunk, akkor v6rhat6, hogy az elektronokkicsatolnak energidt a vdkuumbol, es azt a k6rnyezS ionoknak tftadjitk.Ekkor az ionok hirtelen magas hrjm6rs6kletre hevtilnek, 6s ez az, am|kim6rhet6 Sethian6k kis6rlet6ben is. Ezt a jelenseget 6k elektron-ion elekt-ronatad6s anomiliakent 6rtelmezik. Nem mertek energiatartalmakat, mert

Viz alatti m6resekn6l a kistiles alatt keletkezett impulzus jol merheto' egy

ismert tomegLi trirgy gyorsitds6n 6s impulzus6n'

A

A 19./b abrAn ldrthato elrendezes egyszerLibb' s itt korulbelul tizezerszer

""su,;bo *iltzus xereuelett, tint "iiit a szdmitasok alapjdrn vdrni lehetett'

nrifieie" oka valoszintileg a felgyorsitott elektronok 6s a v6kuumenergta

kozti kolcsonhatAs'

B

A kisill6si csatorn6ban erosen gyorsulnak .az elektronok' fluktu6cioiuk

megno a kornyezeth". ;;;i, tiltt " tobblet momentumot 6s energi6t

dtadjdk a k6rnyezo foV"JLin"X Az eredm6nynek a gyorsulds merteket5l

Es az aramtOl kell fuggenie, a kisul6st korulvevo kozegtol nem'

7"-_1. _ -

e l ek t r6do

gyorsl tot t tdrgY

rg. AgRn: vZ ALATfl KsOLESES RoBBANTAs ELFENDEzESEI

VAKUUMENERGETIM - Az ENERGIAKICSATOLAS ALAPELVEI

a gyors tranziens folyamatn6l ez kortilmdnyes, mdsrdszt nem is ilyen szem-pontb6l vizsgdltdk a folyamatokat. Az jelenti az energiamerleg m6res6ndl alegnagyobb problem6t, hogy a kismennyisdgu elektron 6ltal6tadott kicsatoltenergia mdrteke nem tul nagy, ha azt a teljes rendszerre nezzik, azaz afelmelegitett ionok es az ionok altal felmelegitett kis6rleti berendezds tome-get vLsgaljuk. Az anomdlia akkor feltrinci, amikor az ahtrtelen felgyorsitottelektronfelhS dppen taldlkozik a kornyezettikben lev6 ionokkal. Ekkor szem-betiin6 a h6merseklet-noveked6s. Sajnos tobb parameter is befoly6solja eztaz energiatadast, 6s tobb elvi lehet6seg is mutatkozik arra, hogy ilyen effek-tust el6idezztink. A kisdrleti vizsgdlatok term6szetesen nem feltetelezik eztaz energiakicsatol6st, igy ennek vasgiiatbra nem is t6rnek ki.

A hirtelen, k6riilbeliil I milliomod m6sodperc alatt lej6tszod6 folyamat-ndl h6rom olyan lehet6sdget is megneveztek, amelyek elvileg okozhatnakilyen hirtelen energianovekeddst, de ezeket nehez egym6st6l elvdlasztani 6sa lehet6segeket ktilon-kiilon vdgigjdrni, vegigmerni.

Egy ujabb lehet6s6g, ha a turbulens plazma dllapotdt vizsg6lj6k, amikortdltott r6szecsk6k turbulens mozgAssal cserdlnek energi6t. Az, hogy a tur-bulencia 6s az azzal kapcsolatos gyorsulds 6s lassulds anomiilidkat okoz,szint6n ismeretes m6r a 70cs 6vekt6l kezdve (I4ll,I42l irodalom), rengetegmerdsi eredmeny sztiletett ezen a teren. Itt nem kiviinjuk felsorolni az osszesilyen anom6li6t, hiszen ezekn6l nem affa lett kihegyezve a m6r6s, hogy avdkuumenergia-kicsatolfst kimutassdk. Azonban a plazmafrzika fontosvad6sztertilet 6s 6rdemes figyelemmel kiserni. Mig p6ld6ul az egyp6lusugener6tor egyertelmiien kimutathatja az energiakicsatol6st, ha megfelelcim6don elkdszitjiik a berendezdst, es igy kozvetlen bizonyitdkot szolgdltat, aplazmafrzlkai anom6li6k tulajdonk6ppen,,oldals6", kozvetett bej6ratk6ntszolg6lhatnak a vdkuumenergia kicsatolds megismeresdre,

CSERNETZKIJ KiSERLETEIAlexander v. csernetzkij, a moszkvai Gregorij Plehanov lntlzetkutat6ja 6smunkatdrsai egy olyan plazmafiziku kdsziildket tudtak eld6llitani, ahol vil6-gosan latszik,hogy egltndl nagyobb a hatdsfoka a k6sziil6knek, 6s valamilyeneddig m6g nem kozolt elektromos m6dszerrel ki is tudt6k csatolni ezt aplusz energi6t. csernetzkij, aki 40 even keresztiil dolgozott a plazmafizki*ban 6s husz megadott szabadalma van, a 70-es evekben kezdett foglalkozniezzel az effektussal. Kutat6tarsdval, Jurij A. Galkin mernokkel egy alap

TERTECHNOLOGIA VAKUUMENERGETIIG - AZ ENERGIAKICSNTOLRS RI-RPCIVEI

modon azt lehetett megtudni, hogy nagyfrekvencids, nagyfesziilts6gri szikra-kisiildsekkel. Technikaila g ez nem igaztn jo megold6s, mert ert€kes villamo senergidt kell befektetni, 6s hcfenergi6t kapunk vissza. Az ilyen kisiildsesfolyamatokn6l nem oldhat6 meg a befektetett villamosenergia visszacsatol6sos kinyerese, ujrahasznosit6sa egy-egy ciklus sor6n.

CASIMIR EFFEKTUSON AU\PULO KICSATOLASA 20. ibrhn l6that6 m6don elkeszitett rendkiviil vekony folia kondenzdtorsegits6gevel elvileg energi6t lehet a vdkuumb6l kivenni, ha a Casimir effek-tust haszn6ljuk alapkent ([44] irodalom). R. Forward olyan javaslatot tett,miszerint ezt a vdkony spir6lis kondenz6tort elektromosan fel kell tdlteni, smivel a Casimir effektus rovid tdvolsdgokon er6sebb lehet, mint az elekt-rosztatikus taszitds, igy elektromos munk6t lehet kinyerni, mivel a Casimirer6 nagyobb , mrnl az elektrosztatikus taszitds. A feltdltdtt kondenzdtor 6sszefog nyom6dni, es az osszenyom6dott kondenz6tor elektromos potencidljanagymdrtekben megn6. Ennek a m6dszernek az a rendkivtli nagy hdtrdnya,hogy igy csak egyszer haszndlatos foliakbol nyerhetnenk ki energi6t, hiszenha ujra kit6gitan6nk, rijra sz6thrizndnk a spir6lt, akkor megint le kellenegySzni a Casimir er(5t, igy nem kapn6nk nett6 energianyereseget. A m6dszertov6bbi hiirinyaaz,hogy azegyszerhaszn6latos folia elkeszit6se joval tobbekertilne, mint a kinyerhet6 elektromos energia 6ra, tovitbbir nagyon nagyfesztiltsdget nem tudndnk felhaszn6lni pontosan azdrI, merL a vdkony elesfoliaspir6lon a csucshatds miatt a tolt6sek nagyon gyorsan semlegesit6dne-nek. Ha pedig gdzmentes v6kuumban vdgezndnk a kiserletet, az tov6bbdriryitanh az eg6,sz folyamatot. Mindenesetre elvi okok miatt erdekes akis6rlet, de gyakorlatilag a fenti nehezsegek miatt nem jon szitmititsba. Agyakorlatban - mint mar emlitettiik - nem az osszenyom6, hanem ataszitohatdst 6rdemes kiaknazni.

TESLA.BEDINI KONVERTERA 21. ill:,rin l6tszik a Tesla, Bedini 6s Miiller 6ltal kifejlesztett ktilonlegeskapcsol6s. (Ez a kapcsol6si megoldds szamizdat irodalomban terjed, a forrdsnem megbizhalo.) Az alapelv az, hogy feszilltsdgktildnbsdggel gyorsitsuk feta vezetdben ldvri elektronokat, mefi az a piciny terfogat is, amiben az elekl-ronok gyorsulnak, b6ven elegend6 ahhoz, hogy energi6t adjanak 6t, 6s igyfesziiltsdgtobblet jelenik meg a vezetdk vegdn. Ha ezt a fesztiltsegtobbletet

102

vetoen uj tipusu nagyfrekvenc\itjf plazmagenerdtort keszitett, amely a mdr

emlitett enegiakicsatol6sra k6pes. Az effektust ongerjeszt6 kisiil6snek nevez-

tdk el. A m6iesek egy6rtelmiien azI m:utatj6k, hogy a befektetett energianak

koriilbeliil az otszordsdt lehet kinyerni a szerkezettikkel. A m6r6seik sor6n

el kellett 6rni egy kritikus 6ramerosseget, ami utan az er6sites mert6ke I

fole emelkedett.-6k is Nikola Tesla munk6ssag6ra hivatkoznak, vdlemenytik

szerint azonos jelenseget tal6ltak, mint annakidejen 6' Szerintiik az effektust

a vdkuumban lezailo sponten parkeltes okozza, ami a vakuumfluktu6cionak

egyik m6r targyaliie[igzetessege. Az egyrk szerkezetiikben a bemenet 700'g,r volt, es a gener6tor 3 kW-os teljesitmenyt adott le. Itt a tiszta nyeres6g

koriitbeliil $tszoros volt. Kesobbiek sor6n meg tov6bbfejlesztettek ezt a

kdsziileket, de konkret leirdst nem adtak kdzre. igy sajnos irott publikdcio

nem maradt fenn, hogy milyen m6dszerrel miikodott a kesztil6k. Informfts

B

A

B

A vekony lemezbol k6szult f6mspiralra alacsony elektromos potencidlon

elektronokat viszunk fel.Egy kis rdsegit6s utdrn a spirdrl lemezeit a Casimir ero osszenyomja, igy

ribu" potencialra kertil a rdvitt tolt6s, igy avdrkuumbol energiAt nyertunk.

A casimir ero alkalmazasdval a vdkuumbol koaretlenul nyerhetunk elekt-

romos energi6t. Az elj6r6s elvileg kivitelezheto, de gyakorlatilag nem.

Crdrirot5

Crslaf ot5

zo. ASRA: A cAStMtR ERO ALKALMAZASA

- 4 0 U H z

kicsotol6s

A legegyszertibb Tesla kapcsol6s: a vezet6kben gyorsulnak a tolt6sekminden kikapcsoldrs utdrn. A gyorsulds m6rt6ke a kapcsolo tulajdonsdgaitol6s a feszrilts6gk0lonbs6gtol fugg.Ez az elrendez6s alacsony hat6konysdg0, mert csak kis gyorsuldsok lepnekfel a kis fesz0lts6gkulonbs6g miatt, az akkumuldtortolt6s hatdsfoka pedigszint6n alacsony, nagyok a vesztes6gek.A kapcsoldrst nemcsak mechanikus, hanem elektronikus uton is meg lehetoldani. L6nyeges, hogy a bekapcsolds ut6n a feszults6g azonnal megjelen-jen d;s ne lassl felfutAssal.A transzformdtoros kicsatoldst ki is lehet hagyni, s a feltolt6s gyorsasdgdna leszultsegviszonyokon lehet m6rni a kolcsonhatds m6rt6k6t.

t [sec]

A megkovetelt fesz0lts6gfelfut6seredm6nye a nagy gyorsul6s akapcsoldrs pillanatAban.

t Isec]

Helytelen lefutdsi gorbe, a lass0 feszult-s6gfelfutds kis gyorsuldrst okoz, igy a v6-kuummal valo kolcsonhatdrs kism6d6kti.

zr. ABRR: A TESLA t<ApcsoLAS vALTozATAI

VAKU UM EN ERGETI KA . AZ E N ERG IAKICSETO US NLNPETVCI

valamilyen modon kicsatoljuk, peld6ul transzformiitor segits6g6vel, akkorezt a feszriltsegtobbletet kdzvetleniil felhasznalhatjuk.

Leteznek olyan megoldiisok is, ahol akkumuldtorokat kapcsorgatnak egy-mdshoz, mdghozztt a kovetkez6 m6don: negy akkumul6tor esetdn az egytkp6r akkumuldtort sorosan kacsoljuk, a m6sik p6rtpinhuzamosan, 6s ezeketa p6rokat egym6ssal mindig osszekapcsoljuk. igy a sorosan kapcsolt p6rfesziiltsdge mindig nagyobb, mint a pdrhuzamosan kapcsolt p6r6. A kapcsol6sok kozben fell6p6 fesztiltsegktlonbseg 6ramimpulzust eredmenye z a v eze-tekekben.

Fontos ebben az esetben a kapcsolok miikdd€se. A legjobb erre a c6rraa kozonseges mechanikus kapcsol6 lenne, hiszen azzal nagyon gyors esmeredek 6ramimpulzust lehet elerni abban a pillanatban, amikor a kapcsoldsletrejon, ds igy nagyon nagy gyorsul6ssal elkezdenek mozogni az elektronok.Hi$rinya a mechanikus kapcsolonak az, hogy miikodtet6se energi6t ig€nyel,kiilonosen, ha relekkel miikodtetjiik. Tov6bbi h6tr6ny, hogy nagyon nagyfesziiltsdgeket nem hasznrllhatunk, mert hamar 6tiitnek. Tehii 20,30 vosfesztilts6g fol6 nem igen lehet novelni azizemi fesziltseget, mert akkor akapcsol6k beegnek. Elvileg lehet6seg lenne elektronik6val helyettesiteni ezta kapcsolot, de akkor az elektronikus kapcsol6kon athalad6 6ram esetlegjelent6s fesztilts6gcsokken6st szenvedhet, m6sr6szt a f6lvezet6s di6d6k 6stranzisztorok nem viselik a hirtelen keletkez6 nagy dramlok6seket, esetlegtonkremennek.

Ennek a kapcsol6snak tovAbbi hitrrtnya az, hogy akkumuliitorokkal dol-goznak, melyek tdltese nem 100%os hatdsfoku. Ez azt jelenti, hogy mind atdltdsndl, mind a kisiilesndl jelent6s energiaveszteseg keletkezik, ami fiiggaz akkumuldtor eletkordtol. Teljesen uj olom akkumuldtorokn6l, vagy nik-kel-kadmium akkumul6toroknal ez a veszteseg kevesebb, mint egy regotahaszndlt akkumul6torn6l. Egyik esetben sem lesz azonbanvesztes6gmentesa tdltes-kistilesi folyamat, 6s ez az egesz effektus hat6sfok6t nagym6rtekbenlecsokkenti. Alapvet6 probl6ma, hogy a kicsatol6shoz magas frekvenciakellene, hiszen sokszor megism€telt gyorsitds nagyobb energianyeresdget ad.Ekkor viszont az akkumul6torok hatdsfoka rohamosan csokken, mert egyen-6ram eseten tolthet6k csak j6l. A fesziiltsdg ert6ke enn6l a rendszernel csakn6hdny V tgy a gyorsulAs, s ezerl a kicsatolt energiamennyiseg alacsony.Ezeft ezek az egyszedi rendszerek nem gazdasdgosak, er6sen k6ts6ges amiikod6k6pessdgr.ik. Erdemes lenneazakkumuldtorokat helyettesiteni elekt-

106TERTECHNOLOGIA

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

rolitikus kondenzatorokkal, hiszen azok kapacitdsa eleg nagy, j6va1 nagyobb

feszi.irltseget is elbirnak, es viszonylag kisebb vesztes6gekkel dolgoznak' A

kondenz6torokat nagy fesziiltsegen lehet tartani, es igy a kinyerhet6 energia

elvileg nagyobb lehetne. Itt kizar6lag a kapcsoloberendezes j6saga szab6-

wiua figamatot.Eztmegnem prob6lt6k ki, taldn 6rdemes lenne kiser-

letileg is ellen6rizni ezt a lehetoseget.

A SCHAUBERGER ELVviktor schauberger ketsegtelentil a legintuitivabb 6s legerdekesebb feltalal6k

koz| tartozk. Az oszttiti m6rn6k, aki 1957-ben halt meg' nagyon erdekes

jelens6get vett 6szre: art, hogy sziikirl6 csovekben alamlo folyad6koknal

e1erhet6, hogy a nyomdsesds minimaris legyen, s6t olyan kritikus helyzet is

VAKUUM EN ERG ETIKA - AZ E N ERGIAKI CSATO LAS ALAPELVEI

eloid6zhet6, hogy a nyom6ses6s megfordul 6s nem a folyadekaraml6s ellendolgozik, hanem segiti a folyadek mozgtrsirt. A Schauberger elven alapul6spirdlis csovekben a feljegyz6sek szerint ezt sikeriilt e16rni, Schaubergerenergi6t vett ki. IJgy vegezte a kiserletdt, hogy a gyorsan araml6 folyad6km6gneses mez6ben mozgott, igy magnetohidrodinamikai elveket lehetetthaszn6tni. Sajnos ez az elv tobbe-kev6sbe a miiszaki legend6k homaly6batartozk, nagyon kevds adatunk maradt meg rola (lAsd [45] irodalom).Az6rt is erdekes ez a rendszer, mert mechanikus uton erjrik el a kicsatoldst6s tisztiln mechanikus rendszerrel eziditig nem tal{lkoztwk. Ez sem az,mert a vaben lev6 polaros molekuldk alkalmasak arra, hogy - legaldbbiskism6rt6kii - kolcsonhatdsba lepjenek a v6kuummal, es ioniz6lt esetbenprotonok, esetleg elektronok is lehetnek az iramltsban. A keresztmetszetfolyamatos csrikkentesenek megvalaszt6seval el6rhet6, hogy folyamatosgyorsulds alakuljon kt az firamlitsi keresztmetszetben. A kialakul6 kiilonlegesturbulencia meg segitheti is a helyi gyorsuldst. Mindezek ellendre az elvmeglehet6sen kevesse ismert 6s egy6lta- l6n nem bizonyitott, hogy val6banenergi6t tudunk nagymdretekben kicsatolni.

ArralAnos rApAszrALAToKAz eddigi rendszerekben azt l6ttuk, hogy mindenritt valamifele gyorsultis,illtalthlJ;an toltdsgyorsitds 6llt a tapasztalt effektus mogott. Ezeknek a rend-szereknek azonban mindegyikiiknek volt valami technikai, technologiaiprobldmdjuk, ezert sem terjedhettek el. A IlL rdszben - az iitalitnos g6ptanr6szben - azonban ismertetni fogjuk azokat a technikai megolddsokat,amelyeket szabadaknaztattak, 6s amelyek joval 6rettebbek mtiszakilag. Aholesetleges meresi eredm6nyek is rendelkez6sre 6llnak, ott kozlik, hogy milyenhat6sfokkal miikodnek ezek a szerkezetek.

III. RESZ

EN ERGETI KAI TARGYKoRBENSZABADALMAZTATOTT

LINEARIS MEGOLDASOKA t6m6t j6l ismer6 szerzSkszerint koriilbeliil 200 olyan szabadalmat adtak

meg, ahol nagy val6sziniis€ggel v6kuumenergetikai megold6st hasznalt a

feltal6l6. Ennek csak kis tored6ket tudjuk itt bemutatni, s azt is foleg

angolsz6sz nyelvteriiLletr6l. Val6szintileg ennel tobben kdszitettek ilyen szer-

kezeteket, vagy - kisfrletekb6l kiindulva - tervezhettek vdkuumenergetikaimegoldasokat.

A szabadalmaknal a feltal6l6 nem koteles kiterni a felhasznalt elvekre, csak

a gep felepit6s6t koteles kozolni ugy, hogy elvileg a dokumentumok alapj6n

m6s is meg6pithesse a talflmanyt. Persze minden felta16l6 igyekszik annyifontos technol6giai 6s iizemeltetesi paramdtert elhallgatni, amennyit csak

lehet, hogy a tal6lmanyhoz kapcsolod6 know-how min61 ertekesebb legyen.

Ekkor hi6ba 6piti meg az erdeklod6 a ta161m6nyt, nem tudja iizemeltetni.Ebbe a leirdsba elsosorban azokat az elerheto szabadalmakat vettiik be,

amelyekn6l l6tszanak a vakuumenergetikai elvek, s van esely arra, hogy

mrikod6kepesek a szerkezetek. Ahhoz, hogy egy tal6lm6ny szabadalmatkapjon, nem feltetel, hogy a kesziilek hasznalata gazdasagos 6s piackdpes

legyen. Ezert nem biztos, hogy az osszes itt ismertetett szerkezet piackepes.

Minket most els6sorban az elvek erdeketnek, a technol6giai reszleteketegy€gy e1vn61 lehet m6g csiszolni, javitani. Ilyen reszletkerdesekkel ezert

nem foglalkozunk, c6lunk az alapdtlet ismertetdse.Jelent6s elter6sek lehetnek egyes orszhgok szabadalmi elj6r6sai sor6n'

Nem kovetelik meg 61ta16ban, hogy a benyrijtott dokument{lt szerkezeteketmiikodes kozben is megmutass6k, e16g ha a vizsg616k ugy velik a dologszerinttik miikodik. Ez percze eros szubjektivitast jelent, elcifordul igy e

vitatott t6makorben t$bbszor is, hogy miikod6 ta161m6ny nem kapott sza-badalmat, de a forditottja is. A feltal6lok ritk6n emlitik, hogy a kesztil6knekmilyen mrikod6si paramdterei vannak, s azt m6g ritkdbban, hogy az energi-akonverzi6 hatekonysaga mekkora - ez v6dekez6s is, mert nem mindenvizsg6l6 ad meg olyan szabadalmat, ahol a hatfsfok irasban egy6rtelmiienkozolt ertdke 100% folott van.

SZABADAWAZTATOTT UNEARIS MEGOLDASoK

A kovetkezri reszben tehdt csak a legfontosabb elveket ismertetjrik, aszabadalom nehany (nem osszes) 6br6j6nak felhaszn6l6s6val, s azzal amegjegyzessel kiegeszitve, hogy hol l6p(het) be a vdkuummal valo kolcson-hat6s. A felsoroland6 taldlm6nyok j6 resze a gyorsul6sos spektrumeltol6sthaszn6lja, j6l lehet, egyik sem mondja ki ezt, valosziniileg az6rt, merr nemismerik az effektus letet, sot a feltal6l6k zome meg a v6kuumenergia fogal-m6t sem ismeri, b6r a gyakorlatban l6thattitk, tapasztalhattdk hatrlsdt.

A gyorsitds segits6g6vel a v6kuumbol kicsatolt energia random jellegri,ezert koherensse kell tenni az eredetileg inkoherens mozgitst, hogy haszno-sitani tudjuk. Mig a gyorsit6st egysegesen megtal6ljuk valamilyen formdban,a koherencia technikai megval6sitdsa m6s 6s mas az egyes feltal6l6kn6l, sezek elemzl,se igen tanulsdgos.

A felsoroland6 megold6sokban a latszolagos energiatobbletet elektromosfesztiltsdg, impulzus, h6, vagy ezek kombiniitformlfiitban iihtjirkelo. EgyestaldlmAnyokban tobbszoros energiakonverzi6 is megfigyelhet 6. Ezek az av a-tatlankonsrrukt6r sz6mara ostobasdgnak ds drthetetlennek tiinnek, de kony-vem I. es IL resze ismeretdben mdr nem lesznek erthetetlenek.

Az ismertetes v6gen majd az elvi miikod6sek alapjdn rendszerezzik ak6sztldkeket egy titbltnatban. A bemutatott megold6sok nem sziiksdgszeni-en 100% feletti hatekonys6guak. Ennek lehetnek elvi 6s gyakorlati okai is.Ahol ismert, megemlitjiik a hat6konysdgi adatokat. olyan megolddsok iserdekesek lehetnek, ahol a mtikod6 peld6nyok hatdkonysdga nem 6rte el a100%-ot. (Hatekonysdg alatt a kinyert, hasznosithato munka/befektetettmunka h6nyados6t ertjiik. )

A gyakorlatban peldaul a termikus fogamatokat is hasznill6 eljar6sokndlkortilbeliiLl 200%os hat6konys6g felett van gazdasiryTjelent6s6ge ery€ry meg-old6snak mert ha a befektetett munka p6ld6ul villamos munka, a kinyert pedigho, akkor gondolni kell arra, hogy a befektetett munka val6j6ban 20-40%oshat6sfoku termikus kdrfolyamatbol szilrmaztk. Ha abefektet6s oldal6n ezt isfigyelembe vessziik, akkor a valodi hat6konys6g konnyen 100% alii esik.

Krilon kerd6s a konverterek 6r6nak, s a berendezds tizemeltet6si koltse-geinek megteriiLl6se. Ezekkel a gazdasiryikdrd6sekkel most m6g nem tudunkfoglalkozni, hiszen tizemszeriien m6g egyik k6sziil6k sem miikodik.

Az ismertetend6 eliirdsoknii az 6br6k sz6moz6sa mindig az adott lalalmany eredeti thriinak szhmozisara 6ptil, igy az eredeti szabadalom elolva-s6sa, meg6rtese m6g egyszeriibb lesz.

109

1 1 0 TERTECHNOLOGIA

A SPENCE ENERGIAKONVERTER

Geoffrey Spence 1988-ban kapott szabadalmat (4,772,816 szdm alatt) azUSA-ban energiakonverterere.

Spence alapotlete a kovetkez6: gyorsitsunk fel toltest (celszertien elekt-ront) vdkuumkamrdban, es az igy megnovekedett energi{ju elektront lassit-suk le fgy, hogy energiirjifi egy magas potencidlon l6vo elektr6dnak adja- leugy, hogy mozgdsi energidja a lead6skor a leheto legkisebb legyen. Igynagyfesziiltsdgri egyendranhoz jutunk, 6s a negativ elektrodon h6energi6-hoz is.

Az l. ibrinlitthatoraizonfeliilaezetben l6that6 egy felgyorsitott reszecskepirlyhja.A 6os hengerbe z6rt, teljesen legritkitott terben az itbrina merolegesm6gneses terer6ss6g van. Az elektron a l2-es sz6mu pozitiv €s lGes sz6munegativ elektr6dAk kozdtt fog mozogni a mdgneses ter hat6s6ra. A mdgnesesterer6ss6get ugy kell meghatdrozni a belepo sebessdghez k6pest, hogy asebesseg radi6lis es tangenci6lis sebess6ge null6hoz kozelitsen.

A m6gneses teret c6lszerfen permanens m6gnesekkel lehet megvalosita-ni. s a 2. d./lrrin a 24-es szitmmal vannak feltiintetve az oldalnezeti, metszetirajzon. Ezen a metszeten j61 l6tszik a kdt gytirti alaku 10, l2cs elektrodarajza, melyekkoztil a belso 10cs lesz a negativ elektr6da, ahov6 becsap6dnaka lassitott elektronok.

A felgyorsult r6szecskere nlgy er5 hat: a centrifug6lis er6 kifel6 hajtja, aLorentz er6 befel6, az elektromos fesziiltsdgkiilflnbsegb6l ered6 er6 kifel6,6s lesz egy sug6rz6si vesztes6get okozo tag (L) is.

')ffiel-

+ L(a2)

centrifug6lis Lorentzer6 er6

elektromos a gyorsul6sb6l adod6er6 sugdrz6si veszteseg

Az m, 6s e- adott 6rt6kek, ,B a gyakorlati konstrukcio iital behatAroltm6gneses indukci6, v azadottgyorsitdsi modt6l fiigg, igy a maxim6li elerhet6E fesziiltsegkiilonbs6g kisz6mithat6. Az r be1s6 elektr6dsugar es a fesziilt-sdgktilonbseg kozotti kapcsolatot is mutatja a fenti osszeftiggds.

U.S. Patent Sep.20,1988 Sheet 3 ot 5 4,772.816 U.S. Patent Sep.20,1988 Sheet 1 of 5 4]72816

U.S. Patent Sep. 20, 1988 Sheet 2 ol 5 4,772,816

/6-

4-

Inn4: I%4

SzABADALMAZTAToTT uNEARts vecomAsox

A 3. 6bran lifihato m6don a 10cs bels6elektr6d kore Spence egy spir6lisrendszer alakri (nem szhmozott) elektr6dot tesz, feltehet6leg a tangencidiissebess6gkomponens csokkentdsere. valojdban ennek a spiralhill6nak a kiils6szele lesz az rbelso, ezzel aberendez6ssel elerhetci, hogy a bels6 elektr6d6rabecsap6d6 elektronsebesseg kicsi legyen. Ezhatirozza meg ugyanis a szer-kezet hat6konys6g6t.

A 4. ttbrin bemutatott modon tobb gyorsit6 is haszndlhato, hogy maga-sabb 6ramer6ss6get lehessen e16rni.

A keletkezett fesziiltsegktilonbseggel az emitter frit6kat6d mrik6dtethet6,de c€lszeriibb b emitter radioaktiv forrasokat haszndlni. A rendszer pozitivtolt€sii r6szecskdket emitt6l6 radioaktiv anyagokra is haszndlhat6, csakkisebb hatekonysdggal. Az 5. irf:lra mutat egy javasolt gyakorlati feldpitest, a7. ibrJora pedig egy toroid alakri elrendezdst. (Ez utobbi gazdasigoss6ga elevemegkdrd6jelezheto, mert a t6ruszban elektrom6gnessel kellene a m6gnesesterer6sseget elodllitani. )

Spence nem ad meg parametereket a kesziilekdre, nem lehet tudni, hogyk6szitettc prototipust vagy,,deszkamodellt".

A BROWN.FELE RADIOAKTiV BOMIASIENERGIAATAUTiT6

PaulM. Brown 1989-ben kapott (4,835,433 szdmon listdzott) szabadalmataz USA-ban elektromos energiadtalakrtojdra.Ez a szabadalom egyes elemei-ben haszn6lta a fennmaradt Moray iratokb6l haszn6lhat6 informaci6kat.

Brown konvertere kifejezetten radioaktiv, c6lszeriien B emitter (elektronemitt6l6) radioaktiv anyagokat haszn6l forr6sk6nt. Itt is megtortenik teh6taz elektron gtorsitdsa, s v6kuumenergi6val torten6 kolcsonhat6s. Ez;trtan aza feladat, hogy a nagysebess6gu toltes mozgdsi es elektromos energidjdthogyan alakitsuk 6t elektromos energi6v6.

Brown a mozgo t6lt6s m6gneses terdnek induktiv hat6s6t haszntija fel azenergia kicsatoldsara. A talalmdny alapvet6en egy rezg6kor, ahol a primertekercsen inhalado tolt6sek 6ltal keltett m6gneses ter energiitjitt indukci6segitsdg6vel fesztilts6gg6 alakitjuk, majd azt (egy transzform6torral) maga-sabb fesztiltsegre transzform6fuk. A nagyobb hat6konys6g kedvdert afelta-lii:Jo r e zonins 6ramk6rok haszniialifi j avaso I a.

9or''F VF tc - l

Fig. L

U.S. Patent May 30, 1989 Sheet 1 ol 4 4,835,433

LU.S. Patent May 30, 1989 Sheet 2 0f 4 4,835,433

9f4

r1lr> rl r\

Fig

Sheet

- a -

t\

U.S. Patent May 30, 1989 4,835,433

. 2 .

3 o f 4

45

35

Fig. 4.

SZABADALMAZIAToTT UNEARIS MEGoLDASoK

Az l. t$rin ldtszik a rezgokor elvi rajza. A becsapodo gyorsitott toltdttreszecsk6k a 7-seljelzett forr6sb6l indulnak, sigy az 5-os szekunder tekercs-ben feszriltsdget induk6lnak. Ebben a megolddsban nincs igazi primerte-kercs, a primer md.gneses tere itt a mozgo rdszecske 6ltal keltett m6gnesest6r. Az 5-6s szekunder tekercsben a becsapodas, azaz a reszecske mozgilsa6ltal generalt m6gneses t6r osszeoml6sa, eltfnese ut6n keletkezik fesziiltsdeindukci6 utjdn.

Enndl a megold6snii a Lentz torveny 6ltal keltett ellenindukci6 ugyanisfekezi ugyan a rdszecsket, de nem hatekonyan, jelent6s mozg6si energiamarad mdg a becsap6ddskor.

Brown megold6sdndl teh6t mindenkeppen keletkezik h6, nem tudja elekt-romos energi6v6 alakitani a rendszer mozgdsi energi6j6t. Mivel radioaktivanyagot haszndl Brown forr6skent, ezertiilandoan hriteni kell a rendszert.

Ha csak egy€gy toltott reszecske csap6dna be, akkor a mer6leges becsa-p6das kivdteldvel mindig indukdlodna inam a primer rezgcikorben. Nagyr6szecskesiiriisegek esetdn azonban a keletkezo m6gneses terek ki is olthat-jdk egym6s hat6s6t, de Brown ezt nem emliti h6tr6nykent.

A random jellegu emisszi6 miatt a primerkor frekvencidj6t sem lehetstabil 6rt6ken tartani, nagyon magas lehet az 6rteke.

Az l. ibrinlifihato 9-es tekercs egy val6di transzform6tor primer tekercse,s ez a l3-as szekunder tekercsben m6g magasabb fesztilts6get induk6l. AI l-es jelii el1en6ll6s a rezgokiir ohmikus tagjft jelkdp ezi. A l7-es ellen6ll6sjelkepezi a hasznos ohmikus kiils6 terheldst.

42. itbrdn ldthat6 a tekercselesek 6ltal6nos elrendezese keresztmetszer-ben. Kdz6pen van a 7-es forrds tobbfele hasad6anyaggal elk6szitve. A hasa-d6s sor6n keletkezett 2-sel jelolt reszecskek az 5os tekercsben fesztiltsegetindukdlnak. Az 5os tekercs sorosan van kotve a 3-as konde nzifio:.:l:al, hogya rezg6k6r miikod6kepes legyen. L6tszik, hogy t6bb transzform6tort is ellehet helyezni a forriis kortil. A l3-as szekunder tekercs sorozatot Brown a2les tekerccsel m6g sorba koti a jobb fluxus hasznosit6s rem6nyeben.

A 4. i,ft.rinlilthato m6don van elrendezve 8 darab l5-os szdmri transzfor-mator, s ldtszik a 7cs radioaktiv forrds osszet6tele is. Beliil egy rildiumb6lkesziilt tii van, 39cs, ezt a 3lcs szdmu t6riumgyiirii veszi kortil, melyekbena 33-as sz6mu urdngyiiriiket helyezik el.

Az 5. irbrin a kdsztil6k hosszmetszete l6that6, a tekercseldsekkel 6s vas-magokkal egyiitt.

1 1 5


Ezt a rendszert Brown megepitette, miikodik, es 6llit6sa szerint nagyteljesitmenyeket ad le.

A szabadalom szerint egy milliCurie intenzit6su r6dium, 200 g ur6niumes 100 g t6rium felhaszn6l6s ixal23 Amperes dramot kap 400 V fesztiltsegenes 86 kHzcs frekvenci6n. Ezenkivtl jelent6s mennyis6gii h6t is termel azegyseg. Ezen adatok alapjan 61htjirk, hogy 100%-ndl magasabb hat6sfoku arendszer. Tekintve, hogy a hovesztesegek nem ismeretesek, az adatok alapjdnnem lehet kiszdmitani a hatdsfokot.

Vdlhet6, hogy Brown sem emlit a szabadalom irott resz6ben egy fontosdolgot: hogyan teszi a kisug6rzott r6szecskek araml6s6t olyann6, hogy tan-genci6lis sebess6gkomponense legyen. A 4. itbraki5zepen, a sug6rz6 testbev6gva mutat egy, a Spence f6le megold6sban is szerepl6 spirdlis alakubev6g6st - erre a leir6sban viszont nem hivatkozik.

Osszegzesk6nt elmondhat6, hogy Brown taliimfinya b6r miikod6k6pes,nem igaz6n v6kuumenergetikai eszkoz, s a radioaktiv forrds miatt nem iskornyezetbar6t. Elterjeddse ez6rt nem vhrhat6. Moray tal6lm6ny6nak utolagos megdrt6sehez viszont segitseget nyujthat, mivel radioaktiv forr6st esrezondns dramkoroket hasznal.

FELvEzET6SELEKTROMOS EN ERGIAKONVERTER

Yasuro Ato 6s Soji Miyagawa l976ban kapott (3,939,366 sz6m alatt lajst-romozott) szabadalmat az USA-ban egy radioaktiv energidrt kozvetleniilelektromos energi6v6 konvert6l6 eszkozre. A tal6lm6ny mint viikuumener-getikai eszkoz nem jelent6s, pusztdn azdrtkeril ebbe a gyiijtemdnybe, mertegy jelent6s mdgneses elvet haszn61, ami Moray tal6lm6ny6n6l is szerepel.A kesztildknek csak ezaresze erdekes sz6munkra, ezertrciden ismertetjiikezt a taliilminyt.

Az alapeffektus 6s elrendezes az l. itbrhn l6that6: ha egy radioaktivforr6sb6l €rkez5 toltdtt r6szecsk6k fdlvezetobe csap6dnak, akkor ott azatomokat ionizilJva elektron-lyuk p6rokat hoznak l6tre. Germ6nium, szilici-um, vagy InSb, GaSb, InAs, PbSc felvezet6ket c6lszerti haszn6lni, migforr6sk6nt cr sug6rz6 izotopokat, mint pelddul Po2l0, An241, Pn238. A tdl-t6sszepar6ciot az l. irft:.riln az abra sikj6ra meroleges m6gneses terrel v6gez-

U.S. Patent Feb.17,1e76 3,939,366

F i g . 1 .

l !

F ig .2 .

I

F ig. 3. F ig. 4.

15

r6

r8

t4

r8

156

15

l+++TlTTTf-

13 t7 l1v 11


ziik, a Lorentz er6 hatisira. Az elektronok a 2-es kat6don, a pozitiv lyukaka 3-as an6don Jelennek meg. Ahhoz, hogy a szeparfucio j6 hatdsfoku legyen,mindket elektr6dn6l kell egy l-gyel jelolt semleges, besug6rz6s ndlktili zon6thagyni.

A 2. ihrin 16that6 a konverter egyszerii elrendez6se. A 4cs felvezet6 a7-es mtianyagtdmasztdkra van helyezve , s ezt a 6-os mdgnes fogtrakozre. Az5-os forr6s a m6gnes felett van, s a 8-as szdmu r|zdobozba van zLrva azegyseg. Az ilramot a 9, 10-es elektr6ddk viszik ki. Egy 10 mCi (milliCurier)intenzit6su Pol6nium forras felhaszntlitsinal,4800 Gauss terer6ss6gri m6g-nessel, 5 mmes elektromos p6lust6vols6gnal a kivett te[esitmeny 3 ' 10-6 Wazaz a konverzi6 hat6konys6ga kori.ilbeltil 1,4%.

A forr6sok 6s fdlvezet6k c6lszeriibb elrendezdset mutatja a 3. itbra, igynagyobb 6ramok 6s teljesitm6nyek erhet6k el. A 4. 6br6n egy szegmens sorl6tszik, ahol 11, 12 a mAgneses polusai. A 14-es a konverter test, a 16-os 6sa lTcs yillamos szigetel6reteg. A 15os jelii anyagban van a radioaktiv forr6s,mely egyszerre mindkdt oldaldn lev6 konvertert is besugdroz. Ilyen elrende-zessel a hat6sfok novelhet6, de 1,8% lo16 nem emelkedett, 6s a teUesitmdnysem haladta meg a 3' 10-s W erteket.

MAGAS r6rrEssrin6sEcUENERGIAKONVERTER

Kenneth R. Shoulders l99l-ben kapott szabadalmat (az 5,018,180 sz6m alattlistdzott) energiakonverterere. Ez ataliimttny m6r kifejezetten v6kuumener-getikai konverter, afeltaliio hivatkozik is Boyer 6s Puthoffcikkeire, a v6ku-umb6l tort6n6 energiakicsatolds lehet6s6g6re, avil16mok es a gombvill6mokmegfigyeles6b6l nyert tapasztalatokra. Sajnos ezL a szabadalmat csak igenhi6nyosan lehet ismertetni, mert a leir6s h6rom konyv terjedelmii, majdnem100 6br6t 6s 1300 feletti alkatreszrajzottarlalmaz.

Kifejezetten elektronok nagymertekii gyorsitds6n alapul, a kozolt adatokszerint koriilbeltil l0-la sec alatt 2 kV fesziiltsdggel gyorsitj6k az elektronokatkdriilbeliil 0,1 c sebessegre. A fesztiltsdg impulzus e1ej6n tehdt l0l8 - 1020m/s2 nagysdgrendben mozog a gyorsul6s, ami mar jelent6s spektrumeltoloddst okoz m6g akkor is,haaz 6lland6 gyorsul6s osszefiigg6sdvel szamolunk.Ekkor a spektrumeltol6d6sbol szAtmazo ldtszolagos h6mers€kletemelkedds

U.S. Patent May 21,1991 Sheet l of 38 5,018,180

i r o M M i

F ig . 1 .

40

U.S. Patent May 21,1991 sheet 2 ol 38 5,018,180

42 44 48

t 6 t 4 - ^

F ig .2 .

U.S. Patent May21, 1991 Sheet 17or38 5,018,180

564 554 562 572 tro ..556

5a2

5 6 6

Fig. 5O.

602\

624

628

6t6

626

6J6

6046 1 4

6 3 4

Fis. 52.

76

Fig. 53.

to\

U.S. Patent May 21, 1991 Sheet 3 or 38 5,018,180

") ril -^ oi 'i-!.ill-" "$t@

b z u 8 6 FF ig . 9 .

F ig . 10 .

SZABADALMAZ|ATOTT UNEARIS MEGoLDASoK

a II. r6sz (56) osszefiiggese szerint r 103 - 105 'C nagysdgrendet 6r el. Ezmar rendkivtil jelent6s elterds az inerci6lis es a gyorsulo spektrum k6z6tt,de shoulders tal6lm6nya meg egy paramdterdben kiilonleges: rendkiviil nagytolt€ssfiriis6geket hasznal. A tal61m6ny az6rtis figyelemre melt6, mert nagykis6rleti tapasztalat van mogotte, s a megfigyel6sek, mer6sek eredm6ny6t afeltal6l6 kozli is.

A nagy tolt6sstiriiseget az l. ibrinlitthat6 csucsos katoddal eri el, melynekoldalnezete a2. itbrdnlifihato. Az effektus megval6sithato a 3.6br6n kozoltkonfigurdci6val is. Az effektust megval6sit6 szerkezet kismeretri, n6h6nymillimeteres nagys6grendii, es technikai nagy vdkuumban miikodik igaztnj6l. A tal6lm6"ny hasznositja azt a jelenseget, hogy a kistil6sek von ala, pirlyiljakoveti a dielektrikumokat, s ak6r bonyolult pitlyikat is le tudnak trni. A2.itbrin a 16 sz6mu ker6miaszigetel6t keriiLli meg az elektronok csoportja,hogy a l8-as jelz6foli6t 6tiitve a l4-es gyiijt6elektrodra, anodrajussanak.

Shoulders kiserletei sor6n elvileg is fontos felfedez6st tetl 6szrevette, hogynagy tolt6ssiiriiseg esetdn az eleltronok telesen szokatlan m6don csom6kat,llasztereket (cluster) alkotnak, s ezek egy darabig megmaradnak, a kozti.ikfelldpo taszitoer,S nem loki szet 6ket. A feltalal6 ezeketa csom6kat Electrumvalidum-nak, er6s, egyesti{t elektronoknak nevezle el, s EV-veljelolte. Av6kuum-energetika effektusainak ismerete nelktil aligha lehetne ertelmezni ezt a meg-ftgyel6st, ugyanis elektronok kozott nem 16p fel er6s kolcsonhat6s, csak aprotonok es neutronok kozott. A megfigyel6sek szerint az EV csom6k 6tm6r6jeI pm, azaz ezredmillim6ter koriil van, de egy nagysdgrenddel kisebb is lehet.Altaldban = 10 I I darab elektron van egy klaszterben, de minimum I 08 darabnakkell lennie. Ezertnevezta feltalal6 ezt mikrogombvillamnak, bar a hasonlosdgtobb ponton is feltiletes. Ezeka csom6k, klaszterek nem eryedril jelennek meg,hanem csoportosan, a feltalal6 megfigyeldsei szerint egy kor ment6n, minthaeyurii ataku gyongysorba lennenek rcndene. Haladas kozben ezek a gyunikkovetik egym6st, s igy nagy toltdssiiriisdget lehet e16rni. val6szintisithetci - bara feltalalo nem mondja ki -, hogy a casimir er6lehet a felel6s a klaszterek ki-alakitas6ban, hiszen kis tavolsagoknal ertdke naryobb lehet a sztatikus taszitasnal,mivel az elobbi cl/,mteazut6bbi clP-telarinyos. A feltalalo szerint a v6kuum-tdrben marad6 keves pozitiv ion nem sokat segit a klaszterek stabilizaci6jiban.

Ez a jelenseg csak hegyes csucsok kortil alakul L,t, ez6rt fontos, hogy acsfcs ne melegedjen, vagy ha elpdrolgott, akkor uj csuccsal helyettesitstik.Shoulders ezt a technikai feladatot ugy oldotta meg, hogy folyekony f6met

TERTECHNOLOGIA

vitt a csucsra (4. ihra,42es bevonat). A folyamatos foly6kony fem ut6np6t-l6st az 5., 6. itbrdn bemutatott m6don oldotta meg. igy pelddul higannyallehet bevonni eztistot vagy molibdent, de bevonatk6nt 6n, 6lom vagy galli-um-indium keverek is megfelel6. Magasabb h6m6rsdkletn6l, 900 'C kortilwolfram csucsra b6r-oxid kenhet6. Ezek miatt persze pozitiv ionok is kelet-keznek, de ezek szepar6tor elektr6dokkal elt6volithatok.

AziW el66llitott EV klaszterek jol ir6nyithatoak szigetel6k ment6n, ez6rttobbf6le celra felhaszn6lhat6k, p6ld6ul becsap6d6suk f6mt6rgyba er6senlokahzitlt rdntgensugarakat kelt. (Ezzel itt most nem foglalkozunk.)

Shoulders probl6maja is az, hogy a felgyorsitott, a kornyez6 v6kuumfluk-tu6ciok miatt m6g 6ssze is nyomott klaszterek energidjdt hogyan lehetkicsatolni, elektromos energi6v6 alakitani.

Az egyk megold6s, amit javasol, az 50. ihrdnlt.|,hat6, a Brown szabada-lombol m6r ismert elv. Az 56Gas elektr6dbol kiindulo klaszterek az 564-esszolenoid belsejdben haladnak, s a tekercsben fesziiltseget indukdlnak, majdbecsap6dnak az 562+s kat6dba. B6rmely formdban is tortdnik a hasznositAs,az 566os vagy 570cs munkaellen6ll6sokon keresztiil munk6t vegez atolt6s.Igy a tekercsb6l n6hdny kV nagysigrendri es neh6ny kHz-es frekvenci6judramot kapunk, mig a becsap6d6 elektrodon egyenfesztiltseget, h6t es - afdkez6si sugarzds miatt - rontgensugarz6st. Shoulders m6g ket m6sik eljar6stis kidolgozott a visszanyeresre, de azok sem jobbak.

Az 51. i$rinlilt,hat6 megold6sn6l az 588 sz6mu tekercs segits6gevel 6riezt el, az 53. dbrrin l6thato megold6sn6l viszont szigetelore szerelt koncent-rikus elektrodokkal (624, 622).

Shoulders nem adta meg az egys6genk6nt kinyerhet6 energia m6rt6ket.L6ttuk, hogy Spence 6s Brown megold6s6n6l a kicsatol6s jobb, nagyobb

hatdkonys6gu volt, kisebb gondot forditottak viszont a toltesgyorsitisra.L6tszik, hogy Shoulders ez utobbit oldotta meg j61, igy a felsorolt h6romtal6lm6ny kombindci6ja egy iparilag is haszn6lhat6 megold6st eredmdnyez-hetne, de ebben meg sok fejlesztes kellene.

H. Puthoff magdninform6ci6i szerint a Shoulders tal6lmdny hatdkonys6ga40-szeres, de az izemeltet6ssel (p6ld6ul a csucsok formdj6nak megtartAsa,a kicsatolds biztons6ga) m6g vannak gondok. Viszont a kdsziil6k m6g jelen-tosen fejleszthet6.

SZABADALMAZTATOTT UNEARIS MEGOLDASoK 123

PU LZAUT KAPAcITASKIsUT6VILLANYMOTOR

Edwin Gray 1975-ben kapott szabadalmat (3,890,548 szam alatt) plulz(tltkapacitdskisiit6 rendszerere. Gray a v6kuumb61 torten6 teljesitm6nykicsa-toldst ugy oldotta meg, hogy nagyfesziilts6gre feltoltott kapacitdsokat egyl6grdsen keresztiil kisiitott, s a teljesitmenytobbletet rdszben villanymotorhajt6s6ra, rdszben akkumul6tortoltesre haszniita.

A rendszernek nem ismeretes a kicsatoldsi hat6sfoka, az ebb6l a szem-pontb6l l6nyeges reszegys6gek feldpitese nem ta16lhato meg a leirdsban. Ezaz a know-how, amit Gray nem akart nyilv6noss6gra hozni. Ezert nem is6rdemes vele reszletesebben foglalkozni, hiszen pont ez lenne a taliimdnyldnyege.

A leirds aprolekosan foglalkozik a motor feldpit6sevel, de az 6rdektelen,mert nem ter el alapvetoen az ismert villanymotoroktol.

Az l. itbrdn a kondenzitortolto 6s -kisiit6 rendszer sematikus kapcsol6sal6tszik. Gray ugy tolti fel a kondenzdtorokat, hogy egy egyendramu forr6sb6lvett fesziiLlts6get ki- bekapcsolgal, s az igy keletkez6 virltoinamot feltransz-form6lja. 18 darab 3500 V fesztiltsegii kondenz6tort haszndl, kapacitasukatnem kozli.

A 2. irllrrin ldthato a teljes szerkezet kapcsoldsi diagrammja. A minketerdekl6 szikrakistilesi rendszer a 17. ihrinlifihato, de olyan elnagyolt raj-zon, 6s olyan rovid magyafinattal, hogy abb6l nem lehet rekonstru6lni ak6sztileket. Az el5z6 tal6lmanyok ismeret6ben viszont ak6r jobbat is lehettervezni.

ELEKTROSZTATIKUS TENNCI r6NrEN6rELJEsiruErv el6AllinisWilliam W Hyde 1990-ben kapott szabadalmat (4,897,592 szhm alatt)sztatikus generittorina. Ez ataliimany lenyegdben a Tesla kapcsolds javitottvitltozata. A munkakozeg ltt is elektronokbol 6il, de itt nem v6kuumban,hanem szilard testben, vezet6ben mozognak. A Tesla kapcsolds eset6n isvezetoben gyorsitunk elektronokat, de a vezetokte kapcsolt akkumul6torokrossz hatdsfoka a rendszer gazdasdgoss6g6t er6sen rontja. l

Patented Lun. 17, 1975 Sheet 17 of 38 3,890,548

Jho'. -tJ6t

{,,i /rf.J__1

-fikot 2

RorpR*ttthta6AtrcL

(.9reaxArs)

PatentedJun. 17, 1975 Sheet 17 of 38 3,890,548

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

-rt/ta fi'

semLnes

Lcnqe\

Elve a kovetkezo:az 1-es nagyfeszults6gLi elektrodok kozottforog a 2-es forgoresz, melyet az M motorhajt meg. A forgoresz tobb lamelldra vanosztua, itt csak egyet rajzolunk be, a sema-tikus rajz a 2. AbrAn l6tszik. A 3-as 6lloreszszegmensekre van oszfua, igy a forgoreszneha eltakarja. llyenkor az semleges lesz,mert mintegy Faraday-kalitkdba kerul.Ha tulhalad rajta a 2-es forgoresz, akkor az1-es elektrodok kozotti fesztllts6g miatt 0jrapolarizalodik a 3-as dlloresz, es igytdltesekmozognak, oszcillAlnak. Ezt az E egyenird-nyitoval ki lehet csatolni.A taldlmanynal sok szegmens van, mind-egyikhez tartozik egy egyeniriinyito aram-kor.

A Hyde 6ltal javasolt param6terek a kovet-kezok:- a 2-es forgor6sz szegmenseinek szdma

240- a 3-as dllor6sz szegmenseinek szdma 480- fordulatszdm 6000/min- kulso feszrilts6g 3OOO V- kimeno fesztilts6g 602 V- kimeno teljesftmeny 22,9l{IV- bemeno teljesitm6ny 2,4 K.IV- kimeno teljesitmeny 20,5 KW

t 6L+6+t

Az egyeniranyitonak az a feladata, hogy a tranziens, nagyfeszrilts6gri csu-csokat egyenir6nyitsa, min6l kisebb hiszterezissel, vesztes6ggel.A keszulek teljesitm6nye linearisan frigg a szegmensek feluletetol es afordulatsz6mtol, valamint a kulso feszultsegtol.Fontos szerepe van a l6gr6sek m6retenek, ezek m6retez6se fugg a leveg6nedvessegetol is.

U.S. Patent Jan.30, 1990 Sheet 1 of 3 4.897.593

F ig . 1 .

F ig. 6.

24

\ ' i.{l id4-l'litlri F,z/ ' l^

',/'

iWiq"

II

3€B

3eAI/ e 6{ /

U.S. Patent Jan. 30, 1990 Sheet 3 ol 3 4,897,592

Fig. 5.a

Fis . 5 .b

7Z

r6

68

72

46

U.S. Patent

F ig .2 .

o t - t l c c t t t c 1 4 6a t l € ^ c 6 )

Fig. 3. F ig. 4.

130 TERTECHNOLOGIA

Hyde ugy segit ezen a problem6n, hogy elhagyja az akkumulatorokat esegy vezet6ben oda-vissza mozgatja az elektronokat ugy, hogy a vezeto ketv€gdn viiIoz6, nagyfesztiltsegf elektrosztatikus teret hoz letre. A vdkuum-mal val6 kolcs6nhat6s, a gyorsul6s ciklusonkent kdtszer tdrtenik meg, s ateljesitmeny kicsatol6st egyenir6nyitokkal 6s kapacit6sokkal oldja meg. igynagyfesziiltsegiiviitakozo dramhoz jut, amely tetszds szerint felhaszndlhat6.A szabadalmi 1eir6s 5. hasdbjanak 28-32. sordban a kovetkez6ket irja ateljesitmeny t6nyezoft5l:,,.A, jelen tal6lmany miikodo p6ld6nyina azt tal6ltuk,hogy a rendszer kimen6 elektromos energiajdnak l}%-inii is kevesebbbemen6 mechanikus teljesitmenlt igdnyel." A szabadalmi irat szerint teh6ta talahany teljesitmenytenyez6je (kinyert hasznos teljesitmeny/befektetetthasznos teljesitmeny) meghaladja az ezer szdzallkot. Ez6fi a megszokottn6lkicsit reszletesebben foglalkozunk ezzel ataliimitnnyal, s kozoljiik a z eredetital6lm6nyi leir6s egy r6sz€t is, s6t a p6tlolagosan beszerzett, atalitlmitnybannem r6szletezett inform6ciokat is.

El6sz6r ndznJk roviden a mrikdddsi elvet.A Hyde motor elektronok oszcill616sdn , rezg€sln alapul. Az energ[a forr6sa

a rezgb elektronok 6s a hipertdr kolcs6nhat6s6bol ad6do rezond"ns energia.A Hyde gener6tor mtiszakilag elektrosztatikus gener6tor, amelynek leg-

kenyesebb rdsze a nagyfesziilts6gti, nagyfrekvencids egyenir6nyit6.Lehetseges, hogy a rendszer valamely frekvencidn rezonanciiib ahozhato.

Nezziik Hyde eredeti szabadalmi leir6s6nak lenyegi r6szet:

TELJ ESiTM ETTY XI TTYE RES ELEKTROSZTATI KUSENERGIAMEZ6AC'I

KIVONATEgy elektrosztatikus gener6tor kiviik6l feltoltott elektroddi elektromos t6rsegits6g6vel ellent6tes el6jelii tolteseket induk6lnak a veliik szemben lev66ll6resz pdrok szegmensein. Az elektromos mez6ben forgatott forg6r6sz p6ra tdrer6 vonalakra mer6leges sikban kifejtett 6rnyekol6 hat6s 6ltal megv6l-tozratja az egym6ssal szemben lev6 forg6 es 61l6r6sz kozotti tdltest megkot6erovonal kapcsolat rendszert.

A forgor6sz mozg6sa kovetkezteben az iiTorlszekben kialakul6 nagyfesztiltsegktilonbsdget egy kimeneti 6ramkor ugy alakitja 6t, hogy nagyobbaramot szolgfltasson kisebb egyenfeszriltseg mellett.

SZABADALMAZTATOTI UNEARIS MEGOLDASOK

A TALAIMANY HATTPNTNFORMACIOIA talalmdny targya elektrosztatikus mez6 energiitjdnakatalakitdsa villamosenergia kinyeres celj6b6l.

M6r kordbbr6l is ismertek a sztatikus elektromos teret konvert6l6 eshasznosit6 generdtorok (U.S. szabadalom 2522106; 3013201; 4127804,4151409 es 4595852).

A hivatkozott szabadalmak 6ltal6ban az input mechanikai energia jelent6smert6kti konverzioj 6v aI v iiasztjdk s z et a tolte s eket.

Ezen taliim6ny lenyeges eleme olyan elektrosztatikus gener6tor alkalma-z6sa, mely minim6lis mechanikus energia bet6pl6l6sa aran nyer ki villamosteljesitmdnyt elektrosztatikus terbol.

A TALALMANY OSSZTEOCLALASAKtilso forrdsbol tdpldlt elektr6d6ka ellentetes el6jehi toltesek felvitelevelelektrosztatikus teret hozunk letre.

Egy dielektrikum t6tartokkal elv6lasztott szegmensektel elldtott itlloreszkorongp6rt helyezve a fenti t6rbe megkotjik az elektromos mezo iitalinduk6lt tdlteseket. A folytonos elektromos tdrben az erovonalakra merole-ges sikban nregforgatunk egy forg6resz pbrt, igy azokhelyileg meg:rttltoztatjitkaz elektroditk6s az tiToresz korongok kozott kialakult tolt6skapcsolatokat.

Ezt a hattst a forgor6szen kialakitott, egym6shoz k6pest eltolt vezet6szegmensek hozzitk letre aziital, hogy az ii7or6,sz korongokat r6szlegesenle6rnydkoljak az elektromos tert61. A rotorthrcsdkon 1ev6 toltott fehiletri szeg-mensek az elektrodttk 6s az induk6lt tolt6seket hordozo dlloreszek kozottkialakulo elektromos mez6ben az osszfehilet mintegy fel6t arnydkolj6k le.

A rotortengelyre szerelt 6sszekotri elem kiegyenliti a tolt6seket az iillorcsz6s a forg6reszkdzott. Az iilorlszen kialakulo nagyfesziiltseget egy kimeneti6ramkor lereduk6lja 6s alkalmassd teszi arra, hogy nagyobb dramfelvetelii,de kisebb fesziiltsegen miikodo fogyasztot megt6pl6ljon.

AZ ABRAK ROVID ISMERTETESEAz althbi - sz6mos ndzeti k6pet tartalmazc: - itbritk, az azokon szerepl6tdtelszamok, valamint a javasolt kialakitds r6szletes leirdsa segit jelen tal6l-m6ny meg6rteseben.

L itbra: A tal6lm6ny energiakonverziojhnakleegyszerusitett villamos kapcsol6si rajza.

131

132 TERTECHNOLOGIA

2. trbra: Egy, az l. 6bra szerint mrikodo elektrosztatikus generator kiala-kit6s 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 k6sztilek sematikus tolteseloszl6si

viszonyait mutatja meg feliiln6zetbol az 6116, illetve mtikodo kdsziilekn6l.6. tbra: A 2. itbrhn v6zolt generdtor kimeneti aramkori rajza.

A JAVASOLT KESZULEK KIALAKITIS RESZLETEZESEAz L ihlJordn lOes hivatkozasi szbmmal jelolve ldthatjuk a taliiminy energi-ahtalaktto rendszerdnek v6zlatos rajzitt. Kiilso energiaforrdsbol ellentetespolarit6su tolteseket felvive a 16 6s 18 elektroda lemezekre a rendszerbenkialakul egy elektrosztatikus 12, 14 mezo pir. Azaz a 16 elektr6da es a 20iil7or6,sz kozott a 12 mezo, illetve a 18 elektr6da 6s a 22 6lloresz kozott a14 mez6 jon letre. Az|lToreszek es az elektr6ddk kozott kialakult 12, 14mezbt a kozos tengelyre szerelt - a tererovonalakra, valamint a forg6sten-gelyre mer6leges - 24,26 rotorok forgat6sdval periodikusan fluktudltatjuk.Az l. ibravttzlatinakmegfelelcien a rotorok kozotti mechanikus kapcsolatota veltik azonos tengelfli 28-as villanymotor biztositja. A 12 es l4+s t6rb6la 3Gas hivatkoz6si szdmu kimeneti 6ramkoron kereszttl energia nyerhet6ki, amint a 28-as villanymotor meghajtja a 24 6s 26os forgoreszeket.

Az l.6brdn l6that6 30 leegyszeriisitett kimeneti 6ramkorben ket di6da-p6rt talalunk, a 32A, 328-t,valamnt a 34A,34B-t. Mindket di6dap6rban adiod6k elentetes polarit6suak 6s egymdssal parhuzamosan kapcsol6dnak a20, illetve 22 itlToreszek egyik6hez.

A di6dapdrokat keresztirilnyban a kiilso fogyaszt6kat szimbolizdl6 36,{,illetve 36B el1en61l6sok kotik 6ssze, egym6shoz pedig a 38A, illetve 38Bkondenz6tor telepen keresztriLl kapcsol6dnak. Ez ut6bbiak segitseg6vel redu-k6l6dik a 20 6s 22 itllorcszek kozdtti fesztiltsdg ugy, hogy lehet6v6 teszin agyobb dramfelvetehi kiils 6 fo gya s zto titplitlitsttt.

42.,3. es 4. lbrak az l. ihrin vdzolt energiakonverzi6s rendszer megvalosit6s6t reszletezk. A 16 es l8 elektroda korongok femes vezet6b6l kdsziilnek.Ezek a 40, illetve 42 tetelszitmu feltileteken keresztiil kapcsol6dnak egy -kordbban m6r emlitett - kiilscj fesziilts€gforr6shoz. A 16 elektr6da 46 belsofeliileten levo dielektrikumban stabiliz6lt negativ ion toltesek halmozodnakfel. Ezzel a 18 elektroda 44 feltilet6n kialakulo pozitiv tolt6sek tartanakegyensullt.

SZABADAWAZTATOTT LINEARIS MEGOLDASOK

Az energia |talaktto rendszert a 48 kiils6 hftzfogSaossze. Ehhez rogzitlka 16 es 18 elektroddkat. A 2. ibrdnak megfeleloen a 4Shhzban talafuk a16 es l8 elektr6ddkhoz k6pest axi6lisan rlgzitett 20, illetve 22 6l7ordszI,melyekben az 50 es 52 csapilgyakhozzdk l6tre a kordbban emlitett kozosforgdstengelyt. A meghajtott tengelyre csapolt6k a 24, t17etve 26 forgoreszek54, illetve 56 tetelsz6mu f6mes vezeto csonkjait. A2. ihra szerinti megva-iositdsn6l a 28 motorb6l kijovo nem vezet6 anyagbol kesziilt tengely az 54es 56 csonkokon keresztirl hajtja meg azonos irdnyban es szogsebesseggela kozds forgdstengelyre merolegesen szerelt - egym6ssal pinhtzamos - 24es 26 forgordszeket, melyek koncentrikusakaz elektr6da es alloresz t6rcsdk-kal. A rotorok 60, illetve 62 agytrhoz - b6rmilyen alkalmas modon rdgzitetl- 54, illetve 56 elektromosan vezeto csonkokon taldljuk az 6ll6reszekkelszembenezo es azokkal erintkez6 kefeszenien kialakitott 64, 66 karim6kat.Ezek feladata a 12 es 14 elektrosztatikus ter tital a 20 6s 22 itlTorcszekeninduk6lt ellentetes polaritdsszint kiegyenlitese. Amint az a 2. es 3. 6br6bolvildgosan kitrinik, a 24-es rotor 6 O-as agy reszeb<il sug6riranyba n |gaznak eIaz egym6shoz kepest eltolt terero kapcsolat szabiiyzo szegmensek.

Mindegyik (68 jelti) szegmens fdmesen vezet6 anyagbol k6sziil, s ezek70-nel jelzett feltilete ahozza kozel eso 16 elektrod6val szemben helyezkedikel. A 16-os elektrod6n lev6 46 dielektrikum, valamint a 20 irlToresz kozottkialakulo l2 elektromos t6r pozitivan tolti fel a 16 elektrodixalszembenl,zo70-es feliiletet. A 68-as rotorszegmensek a 20-as 61lo t6rcsa egy rcszelledr-ny6kolj6k az elektromos tertcil, ugyanakkor a szegmensek kozotti 72 felld,le-ten a terercir vonalak akad6lytalanul hatolnak 6t. Hasonl6keppen a 26-osrotor sugdrir6nyu 74cs szegmenseit a 76os l6gr6sek v6lasztj6k el egymast6l.Ez utobbiak koz6tt jon l6tre a l8-as elektr6da 44-gyel jelzett pozitiv toltesrifelrilete valamint a22 ii7orl,sz kozott a 14 mezo. A2. ihra szerint a26 rotor74 szegmenseinek a 18 elektr6da t6ltessel rendelkezo 44 oldala fele n6zofeltiletdn egy dielektrikummal bevont 78 reteg ta161hat6. A fent ismertetett68 rotorszegmensekkel anal6g m6don a 14 mezo 6ltal negativan felt6ltott74 szegmensek is le6rny6ko1j6k a 22 illorlsztdrcs6k el6l az elektromos rerer.A 16 elektroddkra felvitt 46 jelii dielektrikum valamint a26ns rotorra felvitt78 jelri dielektrikum reteg stabilizitlo szerepet j6tszik - megakaddlyozvaezzellrvenydramok kialakuldsdt es a negativ tdlt6sek szok6set. Az ir11o 6sforg6reszek kozott kialakitott elektromos kapcsolat miatt minden egyesforg6r6sz toltese kiegyenlitett a vele kapcsol6d6 6ll6r6szt6rcs6val.

134 TERTECHNOLOGIA

Amint az a 2. 6s 4. 6brdb6l l6thato, a 2}-jelii itlloresz tarcsa toltesekethordoz6 82 szegmenskoszonibol, valamint a szegmenseket elv6laszto 80dielektrikum tavtartokbol eptil fel. A 82 szegmensek 6s a 68 rotor szegmen-sek kozotti elektromos osszekotest a forgoresz 54 jelzesti eleme biztositja.Hasonl6keppen a 22 irlToresz 84 szegmensei az 56 osszekoto elemen keresz-ti.il erintkeznek a forg6resz 74 szegmenseivel. Kovetkez6skdppen a 82 es 84iilor€sz szegmensek elektromosanvezeto f6mb6l kesziilnek. A 20-as alloreszminden egyes 82cs szegmenset a 30 kimeneti dramkor koti ossze elektromosan a 84 irlloresz szegmensekkel. A 48 hdzban rdgzitett 6llordszek koz-pontositj6k az 50 es 52 csapdgyat, melyeken kereszti.il - ahogy azt a meg-valositott taldlmany 2. ihrija mutatja - az elektromosan szigetel6 anyagbolkdszi.ilt tengely kapcsolodik az 54, illetve 56 elemhez. Mindegyik Alloreszkorong toltott feliilete nagyobb, mint a vele kapcsolatban levo 24 vagy 26rotorokon 1ev6 70 vagy 72 osszszegmens feliiLlet. A hivatkozott modellnel atoltott alToresz fehilet kdtszereset adja ki a rotoron lev6 feliiletnek. A tal61-miny 6. ibrila szerint a 38A 6s 38B kondenz6tor rendszer alkotta 30kimeneti aramkor a 32A es 34A ellentetes polaritasu dioddkon keresztiilkoti ossze a 20 6s 22es allordszek 82 6s 84 egymdssal azonos pozici6banelhelyezked6 szegmenseit. Mindegyik kondenz6tor 6ramkor tartalmaz egyolyan 86 kondenzdtort, melynek fegyverzeteirol a 88 6s 90 ellentetes pola-ritdssal bekotott diodek vezetik el az alkalmas szintre hozott fesziiltseget 6sIirplitljitk a 92 es 94 termtnirka kotott kiils6 fogyasztot. A 88 diod6t a 106kondenzdtor egyik oldala es a 104 dioda kozotti forrasztdsi pontra kotottekbe. A 88 dioda m6sik p6lusa a 100 kondenzhtor egyik fegyverzete valaminta 324 di6da koze csatlakozik. Ugyanakkor a 90-es di6dat a l0Gas konden-zhtor egytk feglruerzete valamint a 108 dioda 96-os forrasztdsi pontj6hoz,rnig a m6sik p6lusdt a l06os kondenz6tor es a 34A di6da koze kdtik be.Ezzel,6s a hasonl6keppen kialakitott 38B kondenzdtor Aramkorrel e1erhet6,hogy az egym6ssal azonos pozicioban lev6 82 es 84 szegmensekrol levettfesziiltseget alacsonyabb ertdkre reduk6luk, s megt6pldljtk a 92 6s 94termin6lra kotott magasabb 6ramfelvdtelii fogyasztot.

Az 5A 6bra egy olyan statikus 6llapotban irllrrhzofla a tolteseloszl6st,amikoris a 68 6s 74 rotor szegmensek 6ppen azonos pozicioban vannak a82 6s 84-es szegmensek valamelyikdvel - le6rny6kolva eziital azoktol azelektromos teret. A kozbiils6 (vagyis nem le6rnydkolt) Slloreszekenazelekt-romos mezS iiJtal kialakitott tolt6seket es a rotornak az elektrodttkkal szem-

SZABADALMAZIATOTT UNEARIS MEGOLDASOK 1 3 5

benezo 6rny6kolo elemein keletkez6 toltdseket a min emlitett - rotor 6sillloresz kozotti - osszekot€s kiegyenliti. Az 5B 6brdn levo vinlat szerint,amint a rotorokat forgdsba hozntk a 68 vagy 74 szegmensek megszakitj6ka kialakult er6vonal rendszert az eleklroditk es az addig le nem 6rny6kolt82 6s 84 iilorlsz szegmensek kdzott. A fenti folyamat sor6n a kor6bbandrnydkolt szegmensek felszabadulnak, hogy helyre6llits6keziital az elektro-mos energia mez6 kapcsolat rendszert.iw u 82 es 84 rlllor6sz szegmensekkozott elektromos potenci6l keletkezik.

A fenti leirdsbol nyilvdnval6an latszik, hogy az 5A 6bra szerinti statikuskoriilmenyeket figyelembe veve ellentetes polarit6su 12, 14 elektrosztatikuster alakul ki es all fenn a kiils6 forrdsbol t6p16lt 16, l8 elektr6d6k valaminta beliilrol feltolt6ddtt 20, 22 6ll6reszek kdzott. Az 59 6bra szerint forgdsbahozott rendszernel a 24, 26 rotorok - folyamatosan dtrendezve a 12, 14energiamezSt - hat6st gyakorolnak a r6juk meroleges, az elektr6d6k es6ll6reszek kozotti energiakapcsolatokat reprezent6l6 er6vonalakra hol meg-szakitva, hol ujra kialakitva azokat az alloresz szegmensek kiilonboz6 sze-letein. Ez afajla energiakapcsolat helyileg v6ltozik es az elektroddk valamintaz iiTor6szeken beliili tolt6s megkotesek es azok megsziinese az 6ll6reszekkozott potenci6l kiil6nbseget, illetve - a 30 kimeneti kapcsol6son keresztiil- dramot hoz letre. igy a rotorok forgatas6val eloidezett toltes kapcsolatkialakul6sa es megszrin6se r6v6n a kimeneti 6ramkor terhel6sekor a 12 es14 elektromos terb6l energia csatolhat6 ki. A 68 6s74forgo rotor szegmen-sekkel learnyekolt 82 6s 84 tilor1sz szegmenseken fe116p6 fesziiltseg polari-t6sa - a tdrer6 kapcsolat toltes megsziindse okozta hat6s miatt - ellentetesa 16, 18 k{i1s6 elektr6d6k polaritds6val (l6sd 58 6bra). A korabban 6rnyekoltiilloresz szegmensek a rotor forgatds kovetkezt6ben bekertlnek az elektro-mos terbe es ekkor a terer6 kapcsolat toltds kialakulAs folyt6n a ki.ils6elektr6ddkkal azonos polaritdsu potencidlt vesznek fel. A 12, 14 ellentetespolarit6su terek 61tal a benntik forg6 rotorokra gyakorolt - atererS vonalakrameroleges - mechanikai er6k a kozos forgasi tengelyen keresztiiLl hatnakegymdsra s eziital egymdst semlegesitik. igy ldnyegdben az elektromos terirammh konvert6l6sa sordn kivtilr6l csak a csap6gysurl6ddsnak, motorl6gel-1en6116snak megfelel6, valamint a 30 kimeneti framkorben lev6 ellen6ll6so-kon 6s egy6b helyeken jelentkez6 veszteseget kell p6to1ni. Az ismertetettmrikodesi jellemz6k alapj6n a jelen talalmdny szerint meghajtott rotorok -mivel a kapacit6st nem v6.ltoztatj6k meg - nem vegeznek munkat a 12 es

TERTECHNOLOGIA

14 elektromos terben, eziltalalkalmass6 v6lik a rendszer csekely mechanikaienergia bet6pl6l6s melletti nagy hat6konysdgu energia 6talakit6sra. Ezt bi-zonyitja az is, hogy az elektroddkon a toltdsveszteseg minimdlis. Atal6lmanyszerint megval6sitott miikod6 modellnel a betdpl6lt mechanikai energiaigeny nem erte el a kimeneten kapott yillamos energia l0%-6t. Tov6bb6 atalillmdny prototipus6n6l viszonylag nagy - mintegy 300 kV-ot ertek el az6ll6reszek kimenetdn. Az ismertetett 30 hivatkozitsi sz6mu fesztilts6g csok-kentci es dramsokszorozo kapcsol5s teszi alkalmass6 a rendszert sokf6legyakorlati alkaknazdsr a.

A fenti leir6s csak a taliiminy elveinek illusztr6l6s6ra szolgdl. Nemsziikseges azonban szigoruan csak az ismertetett konstrukci6ra 6s mtikodes-re szoritkozni. A szakm6ban j6rtasak sz6mos m6s - a tal6lm6ny t6rgykorebetartozo - alternativdt 6s egyenertekii megoldast taldlhatnak.

vizeoNrAsos ELJARAsoKAz eddigiek sordn technikai vdkuumban vagy szildrd testekben gyorsitotttolt6sek es a v6kuumenergia kolcsonhatf saival foglalkozo tanurm6nyokatismertettiink. Arra is van azonban lehet6seg, hogy g6z6kben hozzunk letreilyen folyamatokat, scjt technikailag egyes anyagok (p6ldAul a viz) gozeikiv6l6an alkalmasak erre - alapvet6 krit6rium az adott anyag polarizilhatosttga. Aviz kivdl6an polaiz|lhato, eztmagas dielektromos dllandoja mutatja(kortilbeliil 80, kornyezeti h6mdrsekleten). Ez a jo polaizitrhatositg gozform6ban is megmaradt.

A vdkuumenergia segitsdg6vel letrehozhatjuk a vizmolekula (esetleg m6smolekula) disszoci6ciojdt, s a keletkezett durran6g6zt sokfele c6lra fel lehethaszn6lni. igy a v6kuumenergatikai kolcsonhat6ssal kemiai potencidlt lehetletrehozni.

Az iparban szeleskorrien haszn6lnak vizbontdsos technol6gi6kat. A leg-egyszenibb, s legelterjedtebb m6dszer a magas h6m6rs6kleten val6 disszoci6ci6s vizbont6s. Ennek alacsony a hat6sfoka, mert m6g z6rt ciklus esetenis - ha a gin nem 6rintkezik a fiit6kdzeggel - a fiitog6zok magas h6mers6k-leten tdvoznak, ami vesztesesforrds.

lI

SzABADALMAZTAToTT LlrueARrs veooroAsox

Elektrolizissel is lehet vizet bontani (vagy vanek sos oldat6t), de itt nemlehet jelentosen javitani a folyamat hatdsfokat. Eztkwhnja javitani a Meyer-f€le rezonins elj6r6s, s az annhl is jobb Puharich elj6ras.

rrir<icAz-elciAldrAsr Mo DszE RStanley Meyer 1990-ben kapott (4,936,961sz6m alatt) szabadalmat filoghzfejlesztdsi elj6r6sra. Meyer nem egyszeriien egyendramot alkalmaz vizbon-t6sra, hanem egyre novekvo amplitud6ju egyenirramot, hogy a vizmolekul6-kat rezg6sbe hozhassa. Megold6san|l a vizbont6s ket hengeren, koncentri-kus kondenzdtorlemez kozott tortenik, s a kondenz6torlemezeket egy LCRkor kondenz6torakent haszn|ljitk. Ezt a kort ugy hangoljAk ki, hogy azon afrekvenci6n jojjon onrezgdsbe, amely a vizmolekuldk sajdtfrekvenci6ja. Akorbe egy egyenirdnlt6t kell meg helyezni (16sd 1. 6bra), nehogy a moleku-ldk ir6nyults 6ga megvitltozzon.

A 3. 6br6n l6tszik a v2molekul6k viselked6se 6s a gerjesztofesziiltsegid6beli lefutasa f6zisonkdnt. A kovetkez6 fokozatonkent tortenik Meverszerint a vizmolekul6k szdtbomldsa:

Vizmolekulfk illapota : Fesziilts6 gimpulzusok :

meg nincs impulzusrendezetlenavizpolaizel6dik 2. impulzusa rezgds kezdete 3. impulzusa leszakad6s elkezdod6se 4. impulzusa kovalens kotes felboml6sa 5. impulzusuj ciklus kezdete elso impulzus

Meyer nem ad meg meresi adatokat, nem lehet tudni, hogy m6dszeremennyivel jobb hatekonysdgu, mint a hagyom6nyos bontdsi elj6r6s. Minde-nesetre a kondenzdtorlemezek kozti intenziv buborekkdpzod6s a rezgbkorelhangol6s6t okozhatja, s a rezonancia ekkor megsziinik, vagy romlik. Err6lnem ir Meyer, igy felteheto, hogy elrendezesdt nem val6sitotta meg, vagynem sikeriilt elernie a kiv6nt hatdst.

Tovdbbi zavaro tdnyezo lehet a felmelegedds hat6sa, mert az is befoly6-solja a dielektromos 6llando ertdkdt, s arra is szab6lyozni kell a rezg6kort.Meyer nem emliti, hogy e a frekvencia fiiggvdnye is, s az el6bbi szempontokmind el6gg6 bonyolult szabiiyzdsl igenyelnek.

137

3A3B3C3D3E3F

U.S. Patent Jun.26, 1990 sheet 3 0l 3 4,936,961

WATER MOLECULE STATE CHARGE STATE

B

A NoNE

IVoLTAGELG n

n lrflU l l l l n u e

STEP CHAhGING BEGINS

f.fllnfflnfu

FUEL CELL GASESON DEMANO

G U T )

G:G: c::

r]p\reA-@\h'74rre\4-o

COVALENTBREAI(UP

FIG. A

3 A a

3 8 t r .

3ca

3Da

a3 E A

3F

BEPET]TIVEPULSE TRAIN

nrtffil_RESONANCE

U.S. Patent Jun.26,1990 sheet 2 or 3 4,936,961

l E E=,'E3

\..-iI-d

r l \2 2 1EH-*o o I

5) c - .= = v

: s il t t > va

9E6 cE gi 6oatlltE

3) 2

HE3 \

E:i6 - /; t h , '

5 a$E

65 9= >= <: r oo z8 8< 3 4i I; x o- ( r

LL

. E E !

*l]dg

U.S. Patent Jur 19, 1983Sheet 2 or 11 4,394,230

J L I - e -

aO.rrPA.YENf -ZZfHERtvTOOYIU4.+f /C

DEV/CE

j

HfF/SPHERIC

DorvE coutR

cottaONENf _Zf(61495 TUaE/

wATER)

r//READS

r€Ar,dso,4a/ilG

OuTEr? CYI /NDR/C'4L€IECTROOE

/v./7REOUs

//// c:RA/v'/c

/,YPA7

C€N.E.< ELECIROOE/NPUT

U.S. Patent Jur. 19, 1983 sheer 1 0r 1l 4.394.230

F ? - - /

CO/VPONENT -ES/G/UAL GE/YERATARELOCK O/A6R'M

/50147/AA/TRAlVSFORHEft

HzocEt t

CAptnZ

TO OSC/IZATOR FEEDSACX \nESO|UAtf€.J,FNS/N6

eLECTAAOES:dfr{lEnElEoRf x/'!6att7a

b r - h-.-, J- aJ--/-

t4HP1172t27 PaDLqArEp 90'C4'?R/EE .'/NE Wl ./E

L

c

L'

/, EVTTsfz.Ec/

I

/y/taF- wA vf vFartF/cAT/oN oF /raoyE 9/6.y41

TERTECHNOLOGIA

vizMoLEKuLABonr6 u6oszEREs eeneNDEzEsHenry K Puharich 1983-ban kapott (4,394,230 sz6m alatt) szabadalmatvizbont6 kesztil6k6re. A szabadalom megval6sitott kdsziileken es folyama-ton alapul, s a mdresek szerint - melyek eredmenydt a 15. oszlop 30. sor6bankozli - a folyamat hat6konys6ga 114,92%, ket laborat6riumban is megism6-telve.

Hangsulyozni kell, hogy Puharich talalm6nya sem v6kuumenergetikaikolcsonhat6son alapszik, hanem normdl hoszivattyuk6nt miikodik. Meyermegold6s6hoz hasonl6an, itt is olyan elektrom6gneses teret kell kelteni,amely rezonancittba hozza a vizmolekulakat 6s igy hasitja' A folyamatkozben a kornyezetb6l h6t lehet felvenni a viz pdrologtatisit'hoz, de ennekmaximflis elvi hatekonysaga koriilbelil 120%. Ezert nem alkalmas nett6hasznos energia termelesre, mert a bevezetoben emlitett t 200%os hat6-konys6got a folyamat nem haladja meg. A folyamat l6nyege az, hogy avizmolekul6knak egy olyan 6llapot6t kell e1661litani, melyben a H atomok109'os szoget zirnakbe egymdssal, azaztetradder csucsain lesznek, mikoz-ben az O atom a tetra6der kozeppontjaban van. Az 7. itbrdn ltfiszlk azelektronika blokkdiagrammj a, az 5. 6brdn pedig a fesziiltsegimpulzusok- A2. ihra a p6rologtatobont6fej hosszmetszete. A fej kozep6n helyezkednekel a h6felvetel cfljara szolg6l6 bord6k. A szepariiits a fej felso reszebentdrtdnik. A folyamat eredmenyekent durranogin es vugoz elegyet kapjuk.A vizbontdsi folyamat alacsony fesziilts6gen (2-10 V) 6s n6hany kHz-esfrekvencidn (7960 Hz es alharmonikusai) tortenik.

Ez nem elegend6 ahhoz, hogy er6sen gyorsitsuk a m6g kot6sben levo H*atomokat, s igy energidt kapjanak a v6kuumtol, azaz vdkuumenergia kol-csonhat6s segitseg6vel ,,r6zassuk szlt" amolekul6kat. Ahhoz nagy fesziiltsdges hirtelen, meredek fesziiltsegemelked6s sztiks6ges, s akkor a folyamathatekonysdga nagyban javithat6. (Ezen alapul a Jekkel I-es ciklus, mely 200%feletti hat6sfokot tud el6rni.)

TV, RESZ

NEMLINEARIS RENDSZEREK

Az eddigiekb6l kideriilt, hogy line6ris, vagy line6risnak tekinthet6 kicsatol6simodszerekkel a vizbontitsos elj6r6s kivetelevel nemigen lehet gazdas6gos,konnyen megvalosithat6 energiakicsatol6 k6sziileket szerkeszteni. A tov6b-biakban azokkal az effektusokkal es technikai m6dszerekkel foglalkozunk,melyek legalkalmasabbak az energiakicsatoldsra.

Az afeladat teh6t, hogy egy inkoherens, izotr6p, terben es id6ben szim-metrikus ,,feh6r" zajt, egy vegtelen szabads6gfoku elektromdrgneses sug6rz6stmegv6ltoztassunk ugy, hogy anizotr6p es alacsony szabadsdgfoku legyen. Ahasznosit6s, a kicsatol6s alapeffektusa tovabbra is a gyorsit6son, azaz aLorentz-invariancidn 6s szimmetria s6rt6sen alapul6 Davies-Unruh effektus,mert igy meg tudjuk valtoztatni az eredetileg homogen es izotr6p nullpontispektrumot. A tov6bbiakban azonban nem line6ris effektusokat fogunkkeresni, hanem nemline6risakat. Erre azertvan saiks6g, mert - amint 16ttuk- a linedris effektusokn6l a kicsatoldshoz nagym6rtekri gyorsitdsok sztikse-gesek, ezek,hezpedig igen nagy terercissegek. Emiatt a gyorsit6s ut6ni lassit6stechnikailag nehezen oldhat6 meg, es ez igen nagy fesztilts6geket, esetlegv6kuumokat, valamint nagy k6sztil6k mereteket ig6nyel. Ezekben a kesziild-kekben iitalitban csak kis tomegfluxust, elektrondramot lehet megval6sitani,a vizbont6si elj6r6sok kiv6tel6vel. A line6ris effektusokat felhaszndlo eljinirsokn6l a szerkezetnek kell gondoskodnia a gyorsit6sr6l es az ut6na kovetkezrjlassit6sr6l is. Ez rendkiviil nehezkess6 teszi az ilyen elj6ri{sokat, nagymdretii,drhga, rossz hat6konys6gu kinyer6seket tesz csak 1ehet6v6 - a vizbontdskiveteldvel.

NEIUILINEARIS KICSATOLA$ ELVEKAz energiakicsatolds legkezenfekv6bb modja tov6bbra is a nullponti spekt-rum gyorsulilson alapul6 szimmetria sert6se, a szimmetria megbont6sa, denemlineilris rendszerek segits6g6vel. olyan energiakicsatoldsi jelensdgeket,effektusokat kell keresniink, ahol a nullponti spektrum vegtelen szabad-s6gfoka er6sen redukdlhat6 akar egy-k6t szabads6gi fokra is. Ilyen effektust

TERTECHNOLOGIA

ismeriink, p6ld6ul a line6ris termodinamikdban is, ahol egy vegfelen szabad-s6gfoku 96z molekul6inak energiitiftngy tudjuk kinyerni, hogy dugattyubanexpanddltatjuk es a rendezetlen mozg6st a dugattyu es a hozzit tartozomechanikus szerkezet segitsegevel er6sen reduk6ljuk. Pdld6ul gbzmozdonyeset6ben egy egy szabads6gfoku rendszert kapunk. Hasonlo eset fordul el6a lezereknel is, ahol a gerjeszto elektromdgneses sugdrz6s inkoherens, v6g-telen szabadsagfoku, rendezetlen zai, mig a kijov6 sug6rzas koherens esanizotrop, mivel a kijov6 lezerf6ny csak egy ir6nyban terjed. Olyan rend-szereket celszeni teh6t keresniink, ahol a gyorsit6s es lassitas automatikusanmegoldodik, a rendszer fizikai saj6toss6ga, hogy ezt a feladatot vegrehajtja.Gyakorlatilag onszervezf rendszereket kell keresniink, ezeket pedig az egyen-sulytol t6vol levo, nemline6ris rendszereknel tal61juk meg.

HULLAMoK, rtrxT A GyoRsirAs Es LAssiTAsESZKOZEITov6bbi feltetel, hogy a gyorsit6s-1assit6s ciklus technikailag egyszerii legyenes tetszoleges gyakorisaggal ismetelheto, azaz a rendszer ilyen szempontb6lreverzibilisen viselkedjen. Mivel a gyorsitds-lassit6s ciklus hulldmmozgdsndlfordul elo, igy a nemline6ris hullammozg6sok tertilet6n erdemes a kicsatol6sra alkalmas effektusokat keresni.

NEMLINEARIS HULLAMOK ES RUCIIUASK6ZEGEKNemlinedris hu116mok nem alakulhatnak ki technikai v6kuumban, ott csaka line6ris elektromdgneses hul16mok terjednek. Nyugalmi tomeggel rendel-kezS t'ozegek kellenek, az ottlevo rugalmas kozegben kialakulhat nemline-6ris hull6m is. Ez tobbfdle halmaz6llapotban is megtort€nhet. P61d6ul ioni-zitlt plazmiban, gdzban, folyaddkban es szilard haknaziilapotban is.

Az eddigiekb6l kitrint, hogy nagy gyorsul6sok sziiksegesek a kicsatol6s-hoz, ezert csak olyan kozegek johetnek technikatTagszitmitirsba, melyekbenelektromosan toltott rdszecskeket lehet tal6lni, hiszen ezekkel 6rhet6 el agyorsit6s. Ilyen alkalmas kozeg az ionizdlt plazma, az ionokat tartalmazofolyad6k es a szil6rd testek. Semleges gdztvagy folyad6kot csak mechaniku-san lehet gyorsitani 6s ez legfeljebb turbulens esetben lehet eldgseges, de ezis rendkiviil bizorytalan. Olyan egyensulyt6l tdvoli rendszer, melyben nem-line6ris jelensegeket lehet tal6tni, a plazmi*San, az ionokkal teli folyad6-


kokban, a ferri- es ferromdgneses anyagokban tal6lhat6. Mivel hull6mterje-d6si lehetosegeket keresiink, ezdrt rugalmas kozegek jonnek sz6mit6sba.Ezekben kialakulhatnak longitudindlis, transzverz6ts es rot6cios, nyiro hul-lamok is, es terjedhet nemlinearis hull6m.

szoltroN HULLAMOK,MINT AZ ENERGIAKICSATOLAS ESZKOZEIA nemline6ris hull6mok egy nagy csoportjat ,,magdnyos" hulldmoknak, vagyszolitonoknak nevezziik. Ezeknek szdmunkra rendkivtil fontos, hasznostulajdonsdgai vannak. A legfontosabb az, hogy a szolitonok - legalabbisbizonyos hatArok kozott - nem vesztik el energi6jukat, nem csillapodnak,ezdrt a hulldmfront gyorsuldsa nem lesz idovel egyre kisebb. Tov6bbi fontostulajdonsag, hogy tobb szoliton hulldm egymdson kolcsonhatas n6lkiil atme-het, teh6t nem rombolj6k le egymas hat6s6t, s6t szoliton rezonancia segit-seg6vel bizonyos tipusu szolitonok meg egym6st er6sithetik is. (A technikd-ban kicsit lazitbban kezeljtik a szoliton foga1m6t, mint a matemadkaban.Minden olyan hullamot szolitonnak fogunk nevezni, ahol a maganyos hul-l6m nem laposodik, szor6dik bizonyos hat6rokon beliil.)

REZOXANS RENDSZEREKMivel alapvetcj feladat, hogy nagy gyorsul6sokat erjiink el, ezert minelnagyobb amplitudokat kell elerni minel kisebb hull6mhossz mellett. A nagyamplitud6kat rczonancia eseten lehet el6rni, ezert mindenkeppen nemline-6ris rezon6ns rendszereknel erdemes a gazdasdgos energiakicsatol6 rend-szereket keresni.

n szAuirAsBA JtiHET6 RENDSZEREK,EFFEKTUSOKigy a kor lesnikiilt: a kicsatokis csak rezonancidra kihangolt, nemlinedris,eg,tensillyt6l trivoli, rugalmas kdzegekben val6sulhat meg. Ilyen peldhril azionizitltplazma, azionizitlt folyaddk, ferro- es ferrimdgneses szil6rd anyagok.Ezek dnszervezci rendszerek lesznek, ahol a nullponti spektrum szimmetri-6ja megbomlik es a v6gtelen szabadsdgi fok er6sen reduk6l6dik, szimmetrias6rt6s es igy energiakicsatol6s jon letre. Technikailag ezek a rendszerekmegvalosithat6k, es tobb egym6stol eltero konstrukci6ban gazdas6gosanelo6llithatok.

145

146 TERTECHNOLOGIA

Nem veletlen, hogy a 20-as, 30-as evekben m6r tobb ilyen rendszermflkodott is, 6s ha nem is tudjuk pontosan tisztdzni a priorit6sokat,val6szi-niileg a szerb Nikola Tesla alkotta meg az els6 olyan kesziileket, amelynagym6rt6kii energiakicsatoldsra volt k6pes rezgo, ronizilJt plazma segitse-gevel. Hasonl6 rendszert alkotott meg az amerikai Moray is, akinek ered-m6nyeit t6bbszitz ember lfithatta. Ez a rendszer is tobb kilowatt energiakicsatolds6ra volt k6pes. Fe|egyzesek maradtak fenn az amerikai Hubbardm6gneses elven miikodo teUesitmeny transzformdtorSrol es a nemet HansColer azonos elveken mrikod6 m6gneses tefiesitmeny transzform6tor6r6l is.igy a 20-as evek veg6n, a 3Gas 6vek elejen mtr n6gy feltaldlo oldotta mega kicsatol6s prob1em6j6t. Ezek koztil a Tesla-, Moray- 6s Hubbard-f6le meg-old6s kereskedetmileg is alkalmazhat6 lett volna. A Moray-fdle megold6sgyakorlatilag is kierlelt konstrukci6 volt, hiszen a kozepes meretii kesziilektobb ezer watt teljesitmenyt adott ki folyamatosan, melegedes n6lktil. Min-degyrk kdsziildkrol tudjuk, hogy teljesitmdny transzformdtor volt, teh6t vala-milyen beadott teljesitm6nyt transzform6lt, es mindegyik feltalal6 hangsu-lyozta arezonancia fontoss6g6t, mert csak re zonmrciaizemmodban miikod-tek a kesziilekek. B6rmilyen elhangol6s a kicsatol6s megsziin6sevel j6rt.

86r a 2Gas 6vek v6gen csirdiban m6r minden megvolt, ami az energiaki-csatolds meg6rt6sdhez sziikseges - pdlddul a nullponti spektrum ismerete,szolitonok ismerete, nemline6ris jelens6gek hezagos ismerete, ferromdgne-ses anyagok alapveto jellegzetess6geinek ismerete -, azonban ezek egym6stolm6g nagyon t6vot, izolitlt, alig-alig kutatott tudomdnltertiletek voltak. Nemrendelkeztek 6tfogo ismeretekkel a nemline6ris jelens6gekrol, hiszen ezekcsak az utobbi evtizedekben kertiltek az erdekJSdls k6zpontj6ba. Ezdrt nemcsoda, hogy a tudom6ny gyakorlatilag csak az utobbi 6vtizedekbenjutott elannak kiiszobere, hogy a mar felhalmozott tud6sanyagot osszerakva, pusz-tdn a szorgalom es nem az intuici6 segitsegevel ujra megalkossa az ilyenk6sziilekeket. Oriasi veszteseg, hogy nem figyeltek kello m6rtekben oda arendkiWl intuitiv feltal616kra, akik 6vtizedekkel eloztek meg minket 6s olyangyakorlati tud6sra tettek szert, amit majd csak intenziv munkdval lehet ujraosszerakni. A tovdbbiak sor6n most reszletesebben vizsgdljuk meg azokat afizlkai effektusokat 6s a sztikseges tud6shatteret, ami a jelensegek megert6-s6hez, a hatekony kicsatol6s megvaf6sititsithoz sztikseges a nemlinedris effek-tusoknal.

A nemlinearitds m6rt6ke az6rinto egyenestcil valo elt6r6s nagysagdtol fugg.Komplex rendszerekn6l sokkal bonyolu ltabb fu g gv6nyek is elofordulnak.

A Az elektromos ellendillds vdltozdsa a feszults6g fuggveny6ben.B Rugalmas nyildrs vdrltozdsa a mechanikai feszults6g fuggvenyeben ldgy

(1) 6s rideg (2) anyagraC Az 6tlagsebess6g 6rt6ke ftigg a folyad6k anyagdtol 6s h6m6rs6klet6tol,

de a kialakult dramk6ptol is (lamindris, turbulens)D LAgymdgneses (6s piezo) anyagok viselked6se kulso t6rben.

A m6gneses szuszceptibilitds 6rt6ke figg az anyagi minosegtol, a hom6r-seklettol 6s a kulso t6r eross6g6tol is.

ZZ. ABFp: ANYAGOK ruEVUruTARS VISELKEDESE XUI-S6 CCruESZT6 TTRETFUGGVENYEBEN

TERTECHNOLOGIA

NEMLINEANIS JELENSEGEK AL/APJAI

Ahhoz, hogy megdrtstik a kicsatol6sok fizik6jat, tiszt6ban kell lenni legal6bbnagyvonalakban a nemline6ris jelensegek sajdtoss6gaival. Gyakorlatilagelmondhatjuk, hogy nincsenek igazdn line6ris jelensdgek, minden jelenseg

valojdban nemline6ris, legfelebb csak gyengen nemline6ris. Az oktat6sban6s a kutat6sban, a miiszaki eletben elcirszeretettel haszn6lunk termeszetesenlinefris flsszefuggeseket, vagy a ki nem keriilheto helyeken 1ineariz6lt, line-drisnak tekintett osszefiiggeseket, hiszen ezeket konnyu matematikailag le-irni. A line6ris algebrai es differencidlegyenleteket tudjuk konnyen, elegan-san megoldani. A nemline6ris differencidlegyenleteknek 6ltal6ban nincszdrt, analitikus megolddsuk, numerikus megoldasuk sem egyszerti' A szdmitGg6pek elterjedes6vel, a numerikus m6dszerek tokdletesedesevel azonban azut6bbi ket evtizedben jelent6s fejlod6s indult meg a nemline6ris jelens€gek

leir6s6ban 6s megertes6ben is. (Kilon problema, hogy a majd kesobb t6r-gyalt kaotikus folyamatokra semmilyen analitikus megold6s nem letezik.)

A gyakorlatban nagyon sokszor el6fordul, hogy egy term6szeti jelens6g

nemlire6ris vondsokat mutat, ahogy ez a 22.6br6n is l6tszik' A legegysze-rribb pelda effe az ohmikus elektromos el1en61l6s, amely f6mes vezet6keseten f6zisvdlt6st6l (olvad6s, fagy6s) messze lev6 helyeken 6ltal6ban csaka h6mers6klet ftiggyenye. A fesztiltsdg fluggv6nyeben ,egy adott vezet6dara-bon 6thalado 6ram lrtlke egyszerii line6ris fiiggvennyel irhat6 le, ahol akimen6 jel a bemen6 jeltol nagyon egyszertien fiigg - csak egy konstansparamdterrel val6 szorzdssal kapjuk meg. (Ez a konstans parameter azelektromos vezet6kepesseg vagy az el7eniillitl attol ftigg6en, hogy az Ohmtorveny melyik alakj6t haszn6ljuk.) Mivel a termeszettudom6nyban nagyonsok ilyen egyszerii osszefiiggdst haszndlunk es az iskoldkban f61eg ezeketoktatjdk - ki nem mondottan ugyan, de -, elterjedt az a tdvhit, hogy atermeszet altaldban linearis jelensdgekb6l itlJ'. Ez nem igaz, s6t pontosan aforditottja igaz'. aterm|szeti jelens€gek 61tal6ban nemlinefrisak, csak kisebb-nagyobb tartomdnyokban ltneaizirlhat6k. A 22lb trbrdn liiszik pelddul amechanikai feszi.iltsdg es megnyul6s osszeftiggdse. Rugalmas anyagokn6l afesziiltsdg es megnyrilfs bizonyos tartomhnyon beliil line6ris osszefiiggestmutat, ha azonban tov6bb noveljtik a mechanikus fesztilts6get, akkor atiugyak - anyagi tulajdons6gaiktol fiigg5en - elkezdenek folyni, majd amegfolyds ut6n eltdrnek. (Vannak persze olyan rideg anyagok is, melyek


nem mutatnak foly6st, hanem azonnal tdrnek.) A line6ris tartominyt azugynevezett Hooke torveny irja le, de az azon kivtili tartomdnyok, ahol a meg-foly6s es a rideg tor6s a jellemzoek,mhr nem irhat6k le a Hooke torvennyel:ezek erosen nemliaedris osszefiiggesek. Ez6,rt peld6ul a keplekeny alakit6sdsszefiiggesei nagyon bonyolultak es foleg csak numerikusan kezelhet6k.

Tal6n legregebben ismert a folyadek mechanik6ban az orvenyes 6raml6smint tipikus nemline6ris je1ens6g. Termdszetesen nem kell a turbulens moz-g6sig eljutni ahhoz, hogy a folyadekmechanik6ban nemline6ris jelensegekettapasztaljunk, hiszen a folyaddkok nagy r6sze nem irhat6 le a newtoniegyszerri*osszeftigg6sekkel, ahol a nyom6skiilonbseg es az eLmozdulds, asebesseg kozott egyszerii, line6ris osszefliggesek ervenyesek. A vizre j6kdzelit€ssel igaz ez a line6ris megkozelites bizonyos tartomdnyon beltil, depelddul amdzre vagy a paradicsomllremir nemigaz. Ezek er6s nemlinea-rit6st mutatnak.

Ujabb kozismert pelda az er<js nemline6ris viselkedesre a mhgneses,ferrielektromos es piezo anyagok, melyek kis ktls6 gerjesztds eseten lined-risan kozelithet6ek, azonban egy kiszobertek meghaladasa ut6n ez a line6riskozelites m6r semmikdppen sem igaz. Ezek az anyagok hiszterdzist mutat-nak, ami tipikusan nemline6ris jelenseg. Valojdban minden olyan esetben,amikor surl6d6ssal talalkozunk, hiszterezis gorbet kapunk €s ez mar anemlinearitdsnak fontos jele. Termeszetesen az egyensulyt6l t6vol levS plaz-m6ban is elofordulnak telitesi 6s hiszterezis jelensegek, ez6,rt a plazma iser6s nemlinearit6sokat mutat.

Nezziink meg egy nagyon egyszerii esetet, melyet a [46] kozol, hogymilyen jelensegeket okozhat a nemlinearitds megjelenese. A legegyszeriibbline6ris alapeset hehht az, amikor a kimeno 6rtdk az x, bemen6 erteknekkonstanssal valo szorzatakdnt ad6dik:

xo,4= Kxir(t) (61)

Nemlinedris esetben tegyiik fel, hogy a kimen6 jel, xouu mar nemcsak egykonstanssal valo szorzatkent ad6dik, hanem a bemen6jel n6gyzet6t6lis fiigg,de megintcsak egy e konstanssal va16 szorz6ssal ad6dik a nemlinearitdshatasa. Eztaz egyszerii osszefiiggest rjale a (62) k6plet:

xor,r: Klx;n(t) + tx'in(t)l (62)

150 TERTECHNOLOGIA

Term6szetesen nem kotelez6, hogy ilyen form6ju legyen a nemlinearit6s,szdmtalan mds form6ban, j6val bonyolultabb alakban is elodllhat. Ha mostegy ilyen tulajdons6ggal rendelkez6 anyagon, peld6ul elektromos ellen6116-son, vagy rugalmas anyagon peri6dikus, harmonikus fesziiLltseghulldmotbocsatunk 6t, amely egy egyszerii koszinusz{iiggveny, akkor kimenetkor marbonyolultabb fiiggvenyt fogunk kapni. Ez matematikailag nagyon egyszeriienbel6thato ugy, hogy a bemen6 jel helyebe behelyettesitjik az xin: cosolosszefliggest, melyet a (63) k6plet ir le:

xo,,, = K(cosco/ + e cos2ol) (63)

A behelyettesitest c6lszeni ugy elv€gezni, hogy felhaszndluk a (64) osz-szeluggest:

I - cos20COS -u:

2

Ekkor a kimen6 jelre a kovetkezo osszelugges ad6dik:

x"",= K(cosat *; -.efl (6s)

Itt m6r 16tszik, hogy a kimeneten nemcsak az eredeti ro alapfrekvencidtkaptuk, hanem megjelent egy 2ruo-t tartaknazo mdsodik harmonikus is. Afelharmonikuson kivtiLl megjelenik a kimeneten egy konstans tag is, Kel2,amiazdtlagdrtdk eltoldsdnakfelel meg. Ezt a folyamatot, amely a koz6pdrt6kmegvitltoztat6saval jar, kiegyenesit6snek, rektifik6ci6nak nevezik. Ha olyannemline6ris jelenseget vizsg6lunk, ahol nemcsak a m6sodrendii, hanem abemen6 jel harmadrendii, negyedrendri stb. hatvAnyait tartalmaz6 tagjai isleteznek, akkor m6g magasabb rendii felharmonikusok is beldphetnek.Tovdbb bonyol6dik ahelyzet, ha egyszerre nem egy, hanem ket vagy tobbegym6st6l fiiggetlen frekvenci6val rendelkez6 bemen6 jelet bocsdtunk 6t egynemlinedris jellegzetess6geket mutat6 objektumon. Ebben az esetben bel6paz igynevezett modul6ci6 hat6sa, amely kovetkezt6ben tov6bbi 6rdekesjelensegek l6pnek fel. Ha a bemen6 jelflnk puszt6n k6t eltero frekvenciSjuharmonikus fiiggvdny, akkor ennek alakjitt egyszenien megadhatjuk a (66)osszefiiggds segitsegdvel:

(6+1

xin = Acos{D 1/ + B cosroz/ (66)

NEMUNEARIS RENDSZEREK

Ebben az esetben co1 6s crr2 nincs egym6ssal harmonikus kapcsolatban,azaz nem egyikb6l szilrmazlk a masik. Ekkor a kimeneten a line6ris tagonkiviil, amely a bemenet K-szorosa, megjelenik egy m6sik tag is, melyet a (67)dsszefliggds ad meg:

Ker2,n= Ke(A cos{D1t + B cosr,rzr)2 =

= Ke(A2 cos2 ro 1 / + 82 cos2 $2t + 2AB cos{D 1 / cos{D2l)

A (68) osszefiiggesen ldtszik, hogy a nemline6ris tulajdonsdgok uj tagothoztak be. Az osszefugges zdrojel6ben lev6 els6 ket tag ismeros, ezekokozzirk a m6sodik harmonikus megjelenesdt, azaz a 2rur1 es a 2rul2 tagmegjelends6t, valamint ezek felel6sek az iri'lagdrtdk eltol6sa1rt is. A 2ABcoso 1/ coSO2l uj vegyes tagot ketfdlekdppen is ertelmezhetjiik. Eloszoris, hacrrl 6s co2 nagyon kiilonbdznek egym6stol, p6lddul {D1 sol:lial nagyobb, mint0rll2, akkor ugy tekinthetjiik, hogy a vegyes tagvitltozo amplitud6ju koszinu-szos rezgest r le. Ezt a (69) osszefiiggessel adhatjuk meg:

AB cosap cos{D2t = c(r) cosorlr

Itt a c(t) osszefiiggest a (70) keplet adja meg:

(6e)

c(t) = AB cosrD2t (70)

Ebben az esetben l6tszik, hogy a coSColt amplitudoju rezgest az oJ2 ftek-vencia moduldlja, vitltoztatja. Ekkor az co1 frekvencidju rezges amplitud6jaaz a2 figg:renyekent no vagy cs6kken, azaz modul6l6dik.

A vegyes tagot felirhatjuk a (71) osszefiiggessel is:

AB cosa;,tcoSort : $ rcoriiti.,+ utr)t * cos(ro, - a),)tl (71)

Azt mondhatjuk teh6t, hogy k6t uj komponens keletkezett, az egylk afrekvenciAk dsszegdvel, (orr + roz)-vel rezeg, a m6sik pedig a frekvencidkkiilonbs6g6vel, (ror - ro2)-vel. L6thattuk teh6t, hogy a nemlin6ris kolcsonha-tdsok, reakci6k a legegyszeriibb esetben is modul6ci6t okozhatnak, rektifi-kdci6t, azaz kiegyenesitdst, harmonikusokat keltenek, osszeg es ktilonbseg

' r51

(67)

(68)

152 TERTECHNOLOGIA

frekvenciAvalrezg6 komponenseket 6llitanak el6. Mindezek a hat6sok nem-csak az e nemlinearitdsi tdnyez6vel ardnyosak, hanem a ket amplitud6szorzatilalis, azaz Az-tel es B?-telvagy AB-vel is, ez6rt eros hat6sok esetenaz amplitud6k nagys6ga nagyon fontos, hat6suk jelentosebb, mint a gyenge,kis amplitud6ju jeleknel.

NEMLINEARIS RENDSZEREKAz eddigiekben azt ndztiik, hogy egy nemline6ris tulajdons6gokkal rendel-kezo anyagdarabon milyen torzul6sok, v6ltoz6sok 6ltnak el5 az 6thalad6jelben. A kovetkez6kben azt ndzziJ'k meg, hogy mi tortdnik akkor, ha anemlinedris tulajdons6gu rendszereket gerjesztjiik 6s azok az egyensulytolt6vol kertilnek. (Sajnos itt csak roviden tudunk foglalkozni a nemlinedrisrendszerek tulajdonsdgaival. A megadott irodalom segitsegevel dtfogobbkepet kaphat az erdetJ6d6 olvaso.) A nemlineAris rendszerek tulajdonsdga-irol ad 6ttekint6st a kovetkez6 tirblitzat.

o ssznnasoNlf To r twAz ttLinefris rendszerek tulajdonsigai Nemlinedris rendszerek tulajdonsigai

L Egyszeni rendszerek egyszeni l. Egyszeni rendszerek bonyolultviselkedest mutatnak. viselked6st mutatnak.

2. Bonyolult rendszerek bonyolult 2. Bonyolult rendszerek nem sziikseg-viselkedest mutatnak. szenien mutatnak komplex viselke-

dest.3. A rendszerek szuperpon6lhatok. 3. A rendszerek nem szuperpon6lha-

t6k.4" A kiss6 gerjesztett, perturb6lt 4. A rendszer kis perturbhcio, zavar

rendszerek kis v6laszt adnak, hatas6ra is drasztikusan meg-a gerjesztes hat6s6ra kicsi virltoztathatja a viselkeddset.aviitozirs.

5. Altaldban le lehet irni a rendszer 5. A rendszert 1eir6 differenci6legyen-viselkedes6t matematikailag, leteknek iitalirfi:.an nincs analitikuss gyakran analitikus megolddst megold6sa. A rendszer nagyonkapunk. A kezdeti 6s peremfel- erzlkeny a kezdeti feltdtelekre.tetelek egydrtelmrien leirj6k Kis elteresek a kezdeti feltetelek-a rendszert bdrmely id6pontban ben bizonyos id6 elteltevel jelent6s


min6segi v6ltoz6st idezheznek el5a rendszer 6llapot6ban.(L6sd turbulencia, k6osz.)

6. Harmonikus gerjeszt6sre a rend- 6. Harmonikus gerjeszt6sre a rendszerszer vi{asza harmonikus, viiasza iitalitban nem harmonikus,a bemeno es kimen6 frekvencia a bemen6 es kimen6 frekvenciakozti kapcsolat egyszerii. kozti kapcsolat bonyolult, nem irja

le harmonikus fiiggv6ny.7. A rendszer akkor hozhato rezo- 7. A rendszer nemcsak akkor hozhato

nanciitba, ha a kils6 gerjesztds rezonanci6ba,ha a kiils6 gerjesztesfrekvenciaja megegyezik frekvenciAja megegyezik a rendszera rendszeronrezgesszirmixal. onrezgessz6mdval.

8. Atalaban az egyensulyi para- 8. Altaldban az egyensulyi 6rtekektolmeterekhez kozeli ertekeken t6voli rendszerek nemline6risakmiikodo rendszerek linedrisak.

A NEMLINEARIS RENDSZEREK EGYIK TULAJDONSACA:A PERIODUS KETT6ZESN6zziik meg a23ll. itbrinltfiszo nagyon egyszerii rendszert, ami a gyakorlatieletben is elcjfordul. Ket sik kiizti girz- vagy folyadekreteg mozgitsitt vizsg6l-juk. (Ez a meteorologidban megfelel a levego mozg6sdnak, hiszen a Foldfelszinen a bearaml6 napsug6rzds hat6s6ra a leveg6 felmelegszik, nagyobbmagass6gokban a sztratoszferihan pedig lehiil 6s ilyenkor lefel6 6ramlik.)Ha a homers6klet kiilonbseg a ket sik kozott kicsi, akkor csak h6vezetdstortdnik, egyebkent a leveg6 molekul6i tefesen rendezetlen, vdletlenszeriiBrown mozgdssal mozognak, ritkoznek egymdssal. Ha azonban a h6m6rsek-let ktilonbseg, vagy m6g pontosabban a Rayleigh szdm meghalad egy kritikuserteket, valami nagyon furcsa dolog tortenik rendezett 6raml6si kdp alakulki, a levegd (vagy folyaddk) hurkaszerri 6raml6si kdpbe rendezodik, egyesr6szei felfele emelkednek, mds r6szei pedig lefele mozognak. Ez az onszer-vez6 rendszerek egy egyszerii esete. Ekkor a teljesen rendezetlen, rend-szerteleniil mozgo levego molekulik egyetlenegy param6ter, a h6m6rs6kletktil6nbs6g (Rayleigh sz6m) hat6s6ra koordindlt, szervezett mozgasba fognak.Val6j6ban nemcsak ilyen hurkaszerii firamTits alakulhat ki, hanem hatszog-letes ,,cell6k" is kialakulhatnak.Ezt homokos felszinen, p6ld6ul sivatagbanrneg is lehet figyelni a val6s6gban is. Annak a bonyolult rendszernek a

154 TERTECHNOLOGIA

viselkedeset, amely a sok milliard leveg6 molekula k6vet6sevel lenne leirha-to, egy sokkal egyszertibb rendszerrel adjuk meg a rend paramdter ahom6r-seklet kiil6nbs6g segitsdgevel. Ennek mdrtekevel vezerelni tudjuk a levego(a folyadek) mozgitsirt. Amint eppen megindul az instabilit6s (amit Rayle-igh-Benard instabitt6snak neveztink), a levego homers6klete minden egyespontban v6ltozni fog. A 23lL itbrdn lAtszik a b reszben,hogy az egyel6reegyenes alaku hurka egy kiv6lasztott pontj6nak homerseklete periodikusanszinte szinuszhulldm alakban v|ltoztk, mert amikor a Fold felszindn Iart6z-kodik, akkor felmelegszik, s miut6n felemelkedett, a h6merseklete lecsokken,lehtit. Ez a jelensdgsorozat peri6dikusan ism6tl6dik. A rendszert a (72)nemlinedris differenci6legyenlet irja le:

x = o ( y - x )

j , : - x z + r x - l

Z : x y - b z

Ldtjuk ezen a differenci6legyenlet rendszeren, hogy az6rt nemlinedris,mert a fiiggetlen viitozok, az x, z, y szorzatifi is tartalmazza. A rendszer ao, r 6s b panmlterek ftiggvdnyekent viselkedik, b6r a Rayleigh szam, ahdmerseklet ktilonbseg hatdsa mindossze egyetlen paramdterrel, az r-relleirhat6. Ez a nagyon egyszerii, mindossze harom nemlinedris els6rendiidifferenci6legyenlet m6r igen furcsa, szokatlan, kaotikus viselked6st id{zhete16, ami az onszewez6 rendszerek egyik saj6tossfga lehet. Az energiakicsa-to16 rendszerekben ugyan nem keresstik a kaotikus 61lapotokat, rrem az acel, hogy kaotikus dllapotot 6llitsunk elS, gzonban igen gyakran megjelenikez az iiTapot, nemigen lehet elkertitni. Eppen ezert sz0kseges a k6osz, akaotikus dinamika szab6lyainak legal6bb rovid ismertet6se. Ha az 6ram7oleveg<l dinamikus mozg6s6t geometriai modon is szeml6letesse szeretn6nktenni, ezt h6rom m6don tehetjiik:

L Az idl fiiggv6ny6ben leirhatjuk egy bizonyos pont hom6rs6klet6t ugy,hogy a ponttal egytitt mozgo koordindtarendszert v6lasztunk, de term6-szetesen az is lehetsdges, hogy egy fix pontotjeloltink ki 6s ott nezzikah6m6rsdklet lefutdsdt. A mi esetiinkben celszeriibb a mozg6 leveg6velegyritt halado koordindtarendszerben vizsgdlni a h6m6rs6kletet.

A rendszer nemlinedris a surlodds es a vlzszintes sebess6gkomponensmiattA egy kritikus h6m6rseklet (Rayleigh-szdm) meghaladdsa utdn a rendszer

onszervezclv6 viilik, dramldsok indulnak megB a hom6rs6klet tovAbbi emelked6s6vel a lariizisztatikus dramldrsk6p tor-

zulni kezd, s egy kiviilasztott, a folyad6kkal egyutt mozgo pont hom6r-seklete oszcill6lni kezd

C az Araml{s f6zisk6pe 6s frekvencidrja a B) esetben

zglt. AgRA: ALULRoL HEViTETT ONSZERVEZO RENDSZER vTSELKEDESE

156 TERTECHNOLOGIA

2.IJjabb lehet6s6g a dinamikus rendszer leir6s6ra, ha felrajzoljuk a rendszerf6zisteret. Ekkor a jellernzo terbeli 6s sebesseg koordinat6kat adjuk meg.A f6zist6rben valo 1eir6s n6ha egyszeriisitheti a rendszert, konnyebben ellehet igazodni mozg6sdn. Olyan dolgokat is eszre lehet igy venni, amiketp6ld6ul a homdrs6klet id6beli lefut6s6t vizsgdlva nagyon neh1z. Ha fel-rajzoljtkaz x ir6nyu helyzet ftiggvdny6ben az x uinyb sebesseg eloszl6sdt,akkor egy celldban nagyjdbol kor alaku zdrtgorbet kapunk. Eztrjale avizszintes, x iranyu araml6s firzisitt, ez adja meg a helyzet es a sebessegkozti egyszerii osszefiiggest. Hasonl6 6brdhoz juthatn6nk, ha a fiigg6legeshelyzet fiiggv6ny6ben rajzoln6nk fel a sebesseg fiigg6leges komponenset,viszont drtelmetlen a mi esettinkben az y kdnyi komponens firzisdiag-rammj6t felrajzolni, hiszen z trinyban egyelore nincs elmozdul6s es igysebesseg sem.

3. Tov6bbi hasznos informdci6kat kaphatunk, ha a mozgits amplitudojdtrajzoljuk fel a frekvencia fluggv6nydben. Ezt 16tjuk a c 6br6n. Ebben azegyszerti esetben, amikor eppen csak megindlult az 6raml6s, egyetlenfrekvencia, az iramlin korfrekvenci6ja alakul ki.(A f6zist6r fogalmdt a2.box mutatja reszletesebben.)

2. BOX: TLI-IIPOTTER, N{NSTEN

Az dllapottdr olyan matematikai, absztrakt tdr ahol egy vdltozrisban lev6,dinamikus rendszer sok sajdtossdga szeml4letesen bemutathatf. A rendszerkoordindttii a rendszer mozgtisdnak szabadsdgi fokai. A mechanikai rend-szerndl pdlddul a tdr 6s sebessdg koordindtdk, elektromos rendszerndl afesztiltsdgek ds azok idri szerinti derivdltjai. Az dllapottdrben egl pont a rendszermindenkori dllapotdt adja meg, a koordindtdkon leolvashatd a rendszer visel-keddsdt le{r6 osszes paramdter - a tart6zkodds helykoordindtdi, sebessdgek,hdmdrsdkletek, fesziiltsdgek, vagy tdrercissdgek stb.

A rendszert lefr6 pont pdlydjdnak idribeli mozgdsa eg,t folytonos vonalat,trajektdidt ad. Egszeni esetben ez a pdlya, trajektdria, szeml4letesen mutatia arendszer idbbeli viselkeddsdt. Azonban mdr nem tril bonyolult esetekben is a Jiizistdrtobb mint 3 dimenzi1s lehet, amit nem egyszerii Jigrtelemmel k[' sdrni. Szeren-csdre a trajekt6idk dltaldban nem szdr6dnak szdt tefesen, hanem egy zdrt tdr-rdszben tart6zkodnak, mert a minket drdeklf rendszerek nemlinedrisak, ezdrtvalamilyen stirl1ddst, disszipticiht tartalmaznak (tdsd I. dbra). igt szemldletessd

a) mag{ra hagyott s[rloddsos inga b) ingaora

a/ pont ,Attraktor''ldovel a nyugalmi dllapotot leiropontba fut az osszes trajektoria.

b) hatdrciklus pttrakto/'Bdrhonnan inditjuk a rendszertugyanolyan lesz a viselkedese:nem csillapodik, az oszcillScio, amozgds stabilan periodikus.

c) Wdzipenodikus rezgeseket leirotorusz alakl attraktor

Ekkor egeszen s[irti ,Bzovesri" lesza torusz.

A rendszereket leiro trajektoriiik tetszoleges pontossdggal kiszdmithatok, arendszerek teljesen determinisztikusak, de nemline6risak is lehetnek. Hakicsit bonyolultabb nemlinearis rendszereketvizsgiilunk, akkorfurcsa alak0,0gynevezett ,kulonos" attraktorokat kapunk, p6lddrul Loren? Rossler Duf-fing, Shaw stb. attraktorokat.

Au-nporrrR Box: ELORE leuzuEr6 vSELKEDEST LEiRo EGyszERU .errnnrcroRot<'

158 TERTECHNOLOGIA

lehet rjket tenni. N,lha - kijk)nrjsen trjbb mint hdrom dimenzi1s tajekt6riasereg esetdn - elegendd esetleg csak eg,t sikkal val6 metszettiket vizsgdlni(Poincard metszet), hogy hasznos informdcifkat tudiunk meg a rendszer visel-keddsdrdl.

Vesztesdges, disszipat[v rendszerekndl a taiektdridk tdmoriildse egy stabilalakzat, ,,attraktor" kdrnydkdn eldg g,takori. Az attraktor alakja a rendszerviselkeddsdt irja te. Ettdrd fizikai rendszerekhez is tartozhatnak azonos attrak'torok, eztlrt drdemes ezeket tanulmdnyozni. A nemlinedris, dinamikus rend-szerek viselkedds,lnjl, jellegzetessdgeinil a Magyar Tudomdny cimi foly6irat1993/4. szrima ad dnekintdst.

Abban az esetben, ha a homersekletet elkezdjiik tov6bb emelni, az ere-detileg egyenes tengelfli, hurka alaku 6raml6skep elkezd bonyolodni, hull6-mossir v6lik a tengely. A23lII. ibr|nlifiszlk, hogy a h6merseklet id6belilefut6sa meg fog vdltozni. Az eredetileg folytonos vonallal jelzett es lsperiodusu gorbe meg fog v6ltozni egy kicsit 6s most m6r nem /6 lesz aperi6dusa, hanem ennek dupl6ja, 2ts, amint noveljiik a hom6rsfkletet. L6t-j;ak az |britbol, hogy az e16bb megadott h6rom nemline6ris differenci6le-gyenlet 6ltal leirt megold6s most olyan lesz, hogy az elso ls peri6dusban ahom6rseklet kicsit alatta lesz az eredeti 6rt6knek, majd a m6sodik /s periG

dusban kicsit folotte lesz, es 2ts id6 eltelt6vel fog a rendszer visszaternieredeti homers6klet 61lapot6ba. Ha felrajzoljuk a f6zisdiagrammj6t ennek amozgdsnak, akkor a b ihrin hthat6, messzir6l mdg mindig korkent felfog-hat6, kozelr6l azonban m6r inkdbb pereck6nt 6rtelmezhet6, onmagat met-sz6 gdrbet kapunk. Ha a frekvencia diagrammjat is felrajzoljuk, akkor aztl6tjuk, hogy az uj, dupla periodusnak (f6l frekvencidnak) megfelelo kisebbamplitudo is megjelent, ami szuperpon6lodik az eredeti mozgima, amplitu-d6ra. Ha a h6mdrsdkletet tov6bb noveljtik, akkor ujabb peri6dus kettozds,azaz blfirkhcio kovetkezik be, a f6zisdiagramm most m6r negy darabrahasad szet,6s a spektrum eloszl6sn6lujabb k6t, m6gkisebb amplitud6 jelenik

meg. A h6m6rs6klet tovAbbi 6s ujabb, most m6r egyre kisebb mertdkiiemelked6s6vel ez afolyamat folytathat6 es ha nincs zaj a rendszerben, akkorujabb es ujabb amplitud6 csucsok jelennek meg, de ezek egyte kisebbek.

Yalojdban a kdosz akkor jelenik meg, amikor a vdgtelenbe tolfidik a rendszerperiodicitdsa, amikor vdgtelen id6nek kell eltelnie ahhoz, hogy ujra a kezdeti6llapotba jusson a rendszerirnk. Az az eg6szben a szokatlan, hogy egy na-gyon egyszeri| determinisztikusnak tiin6 rendszer kezd kaotikusan viselkedni.

A rendszer nemlinedris a surlodds es a vizszintes sebessegkomponensmiatt

A a hom6rseklet (a kontroll parameter) noveles6vel rij nemlineAris jelleguperiodus jelenik meg, most mdr csak 2fo mrjlva lesz teljes a folyamatciklusa, peri6dusa - ez a perioduskettozes vagy bifurkiicio

B a hom6rseklettovdbbi novekedesevel elodllt 2to periodusti mozgas fazis.tereben felhasad a f6zisk6p, a frekvencia spektrumban megjelenik adupla periodusnak (f6l frelarenci6nak) megfelelo rlj, kisebb amplitrldoj0frekvencia

C a homers6klet tovAbbi emelesevel a periodus megn6gyszerez6dik, 6sez a folyamat a vegtelensegig ism6tlodik

23,ZII. ABRA: ALULROL NEViTTTT ONSZERVTZ6 RENDSZER VISELKEDESE

A rendszer nemlinedris a sirrlodds 6s a vizszintes sebess6gkomponensmiatt

A fjabb bifurk6cio, perioduskettoztis utdn a fdzist6rben levo trajektoridkalakja 6s az amplit0dofrekvencia spektrum

B ha nem lenne k0lso kornyezeti zat, akAosz fel6 haladva egyre [jabb,kisebb amplitridoj0 harmonikus frekvencidrk jelennek meg. A kdosz ese-ten a spektrum folyamatossA vdlik

zslrrr. ABM: ALULRoL HEvffrrr oNSZERVEZo RENDSZER vISELKEDESE


Ezt a szaktrodalom determinisztikus kdosznak nevezi. Ez az egyszerri 6nszer-vez6 rendszer tehat kaotikusan is tud viselkedni. A krils6 rend pa"rameterert6ke befolyasola, hogy viselkedese mennyire szabdlyos, mennyire periodi-kus. A kiilso rend paramdter, gerjeszt6 param6ter erteke befoly6solja, hogyh6nyf6le frekvencia es milyen amplitud6val jelenik meg a rendszerben. Hatovabb noveljtik a rend paramdter, azaz a h6merseklet, Rayleigh sz6m6rtdk6t, akkor ujabb, mdg kisebb amplitudoju frekvencidk jelennek meg arendszerben, es igy megy ez addig, amig el nem eriink a tetjes kaotikusviselkedesig. Ezt a folyamatot mutatja a 23lIlI. il}:.ra.

A gyakorlatban ezt a kiserletet azertnem tudjuk elvdgezni, mert a h6mer-sekletet nagyon nehez pontosan bedllitani, mindig van egy kis zaj,fluktudci6,ami mdrr a harmadik, negyedik spektrumfelhasaddst, bifurk6ciot jelent6senbefolydsolja 6s a zaj miatt a spektrum elmosodik, ertekelhetetlen lesz. Erde-mes konkret kiserlet helyett egyszerri oszcill6toron, rezgokoron (vagymechanikus rendszeren) egy numerikus kiserletet elvegezni. A (73) ossze-fiigges irja le egy ilyen egyszerii, nemlinedris rezgo rendszer differencidl-egyenlet6t:

X + k * - x + 4 x 3 = , 4 c o s r r r r (73)

Mechanikus rendszer esetdn a kiilso gerjeszto ero, melyet A amplitrid6vales o.r frekvenci6val mrikodtettink, 6llandoan hat a rendszerre. A rendszersurl6d6sdt a k surloddsi egyiitthat6 hatarozzameg.Ez a disszip6ci6t irja le.A24.la 6bran ldtszik arendszer fazisgorbeje. Barhonnan is inditjuk a rendszert,ugyanahhoz a viselked6shez jutunk, mert a rendszer attraktora (16sd box)mindig urgyanaz marad. Ha p6ld6ul k= 0,154 6s ro : 1,219977, akkor az amplitud6 noveleseveljutunk egyre ujabb es ujabb bifurk6ciokhoz, azaz peri6duskett6zeshez. Ha kezdetbenA: 0,1, akkor 0,1l-es amplitud6ndl jutunk az elsobifirk6ci6hoz,0,ll4-n6l egy ujabbhoz, majd 0.11437-nel egy ujabb biturkaci6,periodus kett6z6d6s 6ll be. Ekkor a rendszer fazistereben mindig felhasada rendszert leiro trajektoria, fjabb es ujabb vonal keletkezik. (Ldsd 24.1b itbra.)

Ha nagyobb nagyitas alatt megnlzziik a felhasadt firzister trajekt6ri6it,akkor azt 16tjuk, hogy az elso esetben, a m6sodikban, a harmadikban stb.nem egym6s mellett haladnak el a trajekt6ri6k, hanem l6tsz6lag vdletlensze-rtien, random eloszl6sban. Ha azokat a pontokat osszekotnenk, melyek akozel azonos dllapotokat fijilk le a fazisterben, majdnem egyenest kapn6nk.(Ez kozehtoleg megfelel a Poincare metszetnek. )

1 6 1

TERTECHNOLOGIA

Most egy nagyon fontos es erdekes tulajdonsdg megertesdnek ki.iszob6rejutottunk ha egy koordin6ta rendszerben a vizszintes tengelyre felvissztik arend param6ter 6rteket, jelen esetben a surlod6s\ tenyezS ertekdt, a fiigg6leges tengelyre pedig tetsz6leges leptekben az elobb emlitett Poincare met-szeten tal6lhat6 trajektoridk egymdshoz kepest lem6rhet6 t6volsdg6t, akkoregy bifurkdcids diagrammhoz jutunk. (A 24.1b 6br6n ennek kiss6 torzitottvitltozata l6tszik.) L6tjuk, hogy amint a vizszintes tengelyen a rend parame-ter 6rteket noveljrik, egyre kisebb 6s kisebb lepesek kellenek ahhoz, hogy abifurkdci6 megtortdnjen es csakhamar eljutunk a k6oszig. Ket nagyon erde-kes dltaldnos tulajdons6g, hogy megj6solhato egy univerz6lis szdm segits6-gevel - melyet itt 6-val jeloltink - az, hogy mikor fog bekovetkezni egy ujabbbifurk6cio. Ennek a &nak az erteke koriilbehil 4,66. Ldthato, hogy egyrekisebb es kisebb vdltozast kell a rend paramdterben elerni ahhoz,hogy ujabbbifurk6cio j6jjon elcj. Emiatt a k6osz igen gyorsan elerhet6.

Ugyancsak egy univerzdlis sz6m, az cr (melynek ertdke koriilbeliil 2,5029)irja le, hogy milyen t6vols6gra lesznek egymristol a trajektori6k a f6zisdiag-rammban. Ennek az {rtfke m6r kevesb6 k6,zze1foghat6, de mutatja, hogy asz6rod6s egyre kisebb es kisebb lesz.Ez azdrl erdekes, mert ha m6r nagyonsokszor felhasadt a finisdiagramm, teh6t sokadik bifurk6cion6l tartunk,akkor l6tszik, hogy egy fraktdlszerkezet alakult ki, azaz bdrmennyire isnagyitjuk a trajekt6ri6k finom szerkezetdt, mindig onmagukhoz hasonloeloszlashoz fogunk jutni. A frakt6lszerkezet a nemlinedris rendszerek ujabbfontos tulajdonsdga. Az el6bb megadott k6t univerz6lis sz6m, a 6 6s az crtehdt alapvetoen lenyeges a nemlinedris rendszer megert6s6ben. A 6 sz6mhatinozza meg, hogy a rend param6ter mely ertekendl fog ujabb peri6dus,kett6z6dds bekovetkezni, azaz a ffnisdiagrammon mikor fog egy ujabb tra-jekt6ria keletkezni. Ez a szirm azt is mutatja, hogy egy ujabb fazistrajekt6riakeletkezdsehez a rend paramdter 6rt6ket az el,6zo novekmeny durv6n egy-otod6vel kell novetni, hogy ujabb bifurkdci6hoz jussunk. Tehdt ha az el5z6peri6dus kettozeshez p6ld6u1 l-gyel kellett megnovelni a rend parameter6rteket, akkor a kovetkez6 l6pesben m6r csak durv6n 0,2-vel, az ijabblepesben mir ennek is csak az otoddvel. A24.ld 6brdn kisse tonitvarajzol-tuk fel ezeket az frtekeket, hogy egydltal6n le lehessen rajzolni. Az aparam6ter pedig a fLzisI|r trajektori6inak egym6st6l valo tdvolshgtrt adjameg, gyakorlatilag ez az egym6st kdveto alharmonikusok relativ magassiig6thalarozza meg.

ABcD

az attraktor kepe a fdzisdiagrammonaz attraktor az elso 6s mdsodik bifurkiicio utiinaz attraktor kepe a harmadik bifurkdcio utAn, trajektoriak k6pe kinagyitvabifurkdcios diagramm (nem aranyosan rajzolva)A k nemlinearitiisi param6ter novelve - ami lehet p6lddul hom6rs6klet,feszultseg, t6rerosseg - haladunk a kiiosz fele

24. ABRA

164 TERTECHNOLOGIA

Azt gondolhatndnk, hogy miut6n el6rkeztiink a kaotikus dllapothoz,akkor a rendszer m6r csakis kaotikus modon fog viselkedni. Ez azonbannem igy van, mert a bifurk6ci6 forditottja is kialakul - ezt nevezlk reverzbifurkdci1nak. Ilyen esetekben mintegy ,,ablakok" alakulnak ki a bifurk6ci6sdiagrammon es bizonyos rend paramdter ertekeknel rijra szab6lyos periodu-sok alakulnak ki. Ez nagyon fontos 6s sz6munkra l6nyeges tulajdonsdga anemlinedris rendszereknek. Aztjelenti, hogy amikor a rend parameteriinkert6ket noveljiik, eg6szen magas rend parameter 6rt6keknel is tal6lhatunkstabil ,,ablakokat", ahol a rendszer szdpen, peri6dikusan viselkedik. A legelsopeld6nkra visszat6rve tehdt, ha a homers6kletet noveljiik, elerkezik egy pont,amikor kialakul a determinisztikus k6osz. A hom6rseklet kiildnbseget (Ray-leigh sz6mot) tov6bb novelve a k6osz meg marad. Ha m6g tovdbb noveljiika h6m6rsekiet kiilonbs6get, a k6osz mertlke nem lesz sziiks6gszertiennagyobb, taldlunk nyugodt ,,ablakokat", ahol a rendszer ujra periodikusanviselkedik, azaz taliilha1nnk olyan elektromos, m6gneses terer6ssegeket mintrend parametert, melyek elegge nagyok, de a rendszer abban a szrik tartom6nyban megis regul6risan, periodikusan viselkedik.

Termeszetesen az eddigiek csak minimAlis ismeretanyagot adtak a nem-linedris rendszerekrol, a determinisztikus kAoszrol. B6vebben pelddulal4Tlirodalomban lehet olvasni, a k6osszal kapcsolatos legfontosabb alapcikkekott tal6lhat6k meg. A fejl6des jelenlegi tdnyzatarl, a legujabb eredmenyeketpedig peld6ul a [48] irodalomban taldljuk meg. (Erdemes meg elolvasni aMagyar Thdomdny cimii folyoirat 199314. tematikus sz6m6t is.)

Erdekes, hogy ezeket a viszonylag egyszerii 6s fontos eredmenyeket csakaz utobbi dvekben 6rtek el, pedig kiserleti es elmdleti munk6ra mar akor6bbiakban is nagyobb figyelmet lehetett volna forditani ezen a tdren.Tortdntek ugyan uttor6 kezdemenyezesek a nemline6ris dinamikus rend-szerek leir6s6ndl 6s megertes6n6l, ezek azonbanjobb6ra elszigetelt erofeszi-tesek maradtak. A tortdneti kronologia miatt, hogy megerthessiik, miertnem terjedtek el ezek az energiakicsatolo berendezesek, midrt nem ertett6kmeg miikod6siiket, drdemes a nemlinedris jelens6gekkel foglalkozo nehdnykutato nevet 6s eredmenyeit p6r sz6ban megemliteni. Mdr emlitettiik Ray-leigh b6r6 nevet ( 1842-1919), aki a matematika 6s frzika tobb 6g6ban isjelent6set alkotott. Kiilonosen fontosak voltak az akkusztik6ban el6rt ered-menyei. 6 foglalkozott elSszor a nemline6ris oszcill6ci6k elmdlet6vel. Tal6na legnagyobb e1m61eti munk6t afrancia Henri Poincard v€gezte (1854-1912).


A matematika tobb fontos teriileten alkotott maradand6t, de a fizik6ban isneh6ny helyen megelozte Albert Einstein munk6ss6g6t. Az orosz AlekszanderMihajlovics Ljapunov (1857-1918) nagyon fontos eredm6nyeket 6rt el alinedris 6s nemlinedris rendszerek stabilit6s6nak vizsgdlataban. Kort6rsuk,George Duffing mechanikus nemline6ris eszkozoket vizsgalt, igy tanul-mbnyozta az oszc:J.lirlo nemlinearis rendszereket. Erdekes, hogy a 2Gas,30-as 6vekben, amikor az energiakicsatol6 szerkezetek megjelentek, szintesenki nem dolgozott aktivan sem a nemline6ris rendszereken, sem a null-ponti energi6n. A konstrukt6rok gyakorlatilag,,tudominyos vdkuumba"keriiltek. A kutatok az akkor divatos relativit6selmelettel, kvantummechani-kdval es magfizik6val foglatkoztak elscisorban. Erdemes megemliteni azon-ban David Birkhoff nevet (1884-1944). O folytatta Poincare munkbji$, azoszcilldciok elmeletevel foglalkozott. Megsejtett bizonyos dolgokat a k6oszdinamikus modelljevel kapcsolatosan. A holland Baltazar van der Pol(1889-1959) volt az elso kutatomernok, aki elektronikus szerkezeteken,r6di6ad6n pr6b6lta ki a nagyfrekvencids nemline6ris rezgokoroket. Erdemesm6g megemliteni az orosz Nikolas Rasevszki nevdt ( 1899-1972). 6 volt azelsci, aki az alkalmazott dinamikdt nem a frz;ka, hanem a biologia es tdrsa-dalom tudom6nyok teriiletdn haszndlta fel.

Forditsuk most frgyeLmiinket a nemline6ris rendszerek egy m6sik, szd-munkra ugyancsak nagyon fontos tulajdons6ga fel6, ami az onszervezo,egym6ssal egyiittmrikod6 rendszerekkel kapcsolatos. Ha tobb kis alrendszer,,dolgozik" egytitt, onszervez6v6 v6lik, akkor ezeknek a rendszereknek azenergetik6j6t felfoghatjuk kooperativ jelensegkdnt, egytittmiikod6, szinkron-ban dolgozo energetikai rendszerkent (p61d6ul hulldmok vagy dom6nek).Ebb6l a megfontoldsb6l alkotta a ndmet Hans Haken a szinergetika kifeje-z6st, aki ennek a teriiletnek egyik uttoroje. 6 kezdte el az aktiv kutatotevekenyseget a nemlinedris, 6nszervez6 rendszerek tulajdonsagainak felt6-r6sa teren, 6 vette eszre, hogy teljesen m6s fizikai rendszerekben azonoselvek szerint zallanakle ezek a jelens6gek. Rajta kivtil erdemes megemlitenia belga Ilja Prigogine nevdt, aki Nobel-dijat is kapott az egyensulyt6l t6vol1ev6, nemlinedris rendszerek (f61eg kdmiai rendszerek) tanulm6nyozitsil|rt.Sajnos senki nem foglalkozott meg a ,,hivatalos" tudomanyon beltil a null-ponti zaj 6s fluktu6cio, valamint a nemline6ris onszervez6 rendszerek kapcsolat6val. Ez kisdrletileg a mernokokre maradt. A tudom|nyban ez agyakorlatilag fontos ,,nagy egyesit6s" meg nem tort6nt meg, rem6ljiik nem

TERTECHNOLOGIA

sok6ig v6rat magira. Nezziik most meg a l49l6s [50] irodalom alapjin,melyeket Hans Haken a szinergetika megalkot6ja irt, hogy milyen 6ltal6nosmatematikai saj 6toss6gai vannak egy-egy onszervezo rendszernek.

AZ ONSZERVEZ6 RENDSZEREKTULAJDONSAGAI

A linedris energiakicsatol6 berendezesekn6l httuk, hogy komoly probl6ma(a Jekkel-fdle vaszeparifior kiv6tel6vel) az, hogy a felgyorsitott rendszerek-b6l nagyon nehez gazdas6gosan kinyerni a tdbblet energiAt. Eppen ezertazemlitett vizszepailfioron kivtil nemigen van es6ly arra, hogy mds line6risenergiakicsatol6 berendezes gazdas6gosan mtikodtethetci legyen. Ezeknllugyanis ktilon kell gondoskodni a lassit6srol. Technikailag nehezen oldhat6meg a lassitds ugy, hogy a vesztes6gek ne muljfk feliil a kicsatolt energi6t,azaznett6 nyeresegiink legyen. Nemlinedris rendszerekndl kooperativ effek-tusok haszniiatinal azonban gazdas6gosan megoldhato ez a problema. Aszinergetika alapvet6 feladata az, hogy tanulmilnyozza az erySzerii, nemli-ne6ris alrendszerek egyiittmiikdd6sdt, s azt, hogy milyen v6ltozdsok mennekvdgbe egy zaj iiltal befolyasolt rendszerben. (A zaj kdrdese persze mostsz6munkra a nullponti energia miatt fontos, egy6bkent a szinergetik6naknem ff feladata a zajos rendszerek tanulmanyozdsa.)

Az egytittmiikod6 szinergetikai rendszereknel ktilonleges t€rbeli, idobelienergia- es anyageloszl6sok, diffuzios eloszl6sok johetnek l€tre. Olyanok,melyek line6ris rendszerekben magukt6l semmik6ppen sem jonnek l6tre.Val6szinii, hogy az elet meg6rtdsdhez is alapvetoen fontos a biologi6banlezajlo nemlinedris kooperativ jelensdgek megert6se. Ezekaz onszervez'lde-sek letrejohetnek a plazmitban, folyad6kokban (l6sd biol6gia), de szilArdtestekben is. Az alap effektusok sz6les t6rgykorre alkaTmazhat6k, azaz elekt-ronokra, molekuldkra, fotonokra, kvdzir6szecskekre (fononok, magnonok,plazmonok, ekszcitonok stb.), biologiai sejtekre, 6llatokra, emberekre, s6tembercsoportokra is. Ebben a vonatkozitsban a szinergetika felhaszndl6saelter a tudomdny szok6sos m6dszereit6l, hiszen ma altal6ban egym6ssalnehezen 6rintkez6, vagy egytital6n nem 6intkez6 apro reszteriileteken dol-goznak a kutat6k, mig a szinergetik6ban kifejezetten t6vo1i tudomanyterii-letek is talttkoznak, aztvizsgitljhk, hogy melyek a kooperativ, energetikailag


egytittmrik6d6 rendszerek kozos tulajdons6gai. Ez amegkozelites uj a tudo-m6nyban es feltetleniil el6remutat6 . (Eztazinterdiszciplin6ris megkozelitestmdg egy alkalommal fel fogjuk haszn6lni, amikor a szolitonokrol lesz szo,mert ezek a nemlinedris jelensegek is megtal6lhatok tobb, egym6st6l tdvoles6 tudomanytertileten.) Az egyiittmiikod6 energetikai rendszerek kiilono-sen drdekes t6rbeli es idobeli sebess6g- 6s energiaeloszldsokat hoznak letrekiil6nboz6 frzikai, biologiai rendszerekben. Az el6zoekben mdr l6ttunk egyonszervez6 rendszerre pdldat, amikor a h6merseklet kiiLlonbs6g sebesseggradienst induk6lt es az egy onszervezci rendszert inditott be. Igy hurkdsvagy hexagon6lis t6rbeli eloszl6su alrendszereket kaptunk, melyek egym6ssalszoros kapcsolatban voltak. Hasonlo egytittmtik6do rendszereket figyelhe-tiink meg a lezerekben is, amikor az inkoherens sugdrzasbol koherens hul-l6mok keletkezhetnek egy 6tmeneti allapot ut6n, majd ultrarovid impulzusokkeletkeznek, k6s6bb pedig a rend paramdter novelesevel kaotikus 6llapot611hat elo. Hasonlo oszcilldci6k allhatnak el6 elektronikus eszkozokben is.A felvezetokben is ismert, hogy erdekes terbeli eloszldsok alakulhatnak kia lyukak es toltesek v6ndorl6s5nirl. Aplazmafizika kiilonosen gazdag alkal-mazAsi teriileteket mutat. A k6mi6ban is megtal6lhatok a makroszk6pikusidribeli oszcilldciok. Jo pelda erre az ismert Bjelouszov-Zsabotyinszkij reak-ci6, ahol egyes anyagok idoben v6ltakoz:ra, oszcill6lva alakulnak 6t egymasba6s igy a kdmcs6ben (reaktorban) periodikus szin es minosegi valtozdsokjdtsz6dnak le. Ugyancsak erdekes morfogenetikai, terbeli eloszldsi jelen-se-gek alakulhatnak igy ki, melyek a biol6gi6ban is fontosak lehetnek. A gya-korlatban azonban az energiakicsatol6 berendezesek a legfontosabbak, b6ra tudom6nyos irodalom ennek a teriiletnek eddig nem szentelt figyel-met.

H6rom szinten kell tanulm6nyozni minden jelenseget, amely szdmunkrafontos:1. A legalso, mikroszk6pikus szilten a nullponti energia, a nullponti fluktu-

6ci6 es a kicsatolo szerkezet anyaga kozti kolcsonhat6st kell vizsg6lni.(Ezt roviden az L Box-ban m6r megtettiik.)

2.Kozdy vary mezoszinten a kicsatol6 szerkezet anyaganak (ferro, ferri-mdgneses, ferroelektromos anyag, plazma), kis egysegeinek, egyiittmtikd-do rdszeinek viselked6s6t kell tanulm6nyozni. Pdldaul m6gneses vagyferroelektromos domenek viselkedesdt, vagy egy-egy szolitonhull6m kol-csdnhat6s6t a plazmix al.

TERTECHNOLOGIA

3. Mig az el5z6 ket szinten statisztikus egyenleteket es fenomenologikus,tapasztalati egyenleteket lehet haszn tini, a harmadik, makroszk6pikusszinten m6r nemline6ris egyenletrendszerek irj6k le az anyag, az egyesszerkezetek vis elkedeset. igy p61d6ul a plazmaviselkedesdt a homersekletes a plazmdban uralkodo gerjesztri terek fiiggv6nyekent kapjuk meg,folyadekokban a Navier-Stokes egyenleteket hasznaljuk (ha egy6lta16nhaszn6lhat6ak), m6gneseknel pedik a hiszterdzisgdrbe segits6gevel kell amunkapont mozgds6t kovetni.

Matematikailag a rendszer 6llapotat a finistlr leir6s6n6l m6r megismertA.llapotvitltoz6kkal irhatjuk le. A f6zisterben vagy allapotterben, amely sok-dimenzi6s is lehet, a rendszer allapotdt egyetlen pont irja le. Ennek apontnak azid6beltvitltozttsittegy 6llapotvektor adja meg, ami termeszetesena ternek 6s az id6nek is fiiggvenye. Melyek is a szokdsos parameterek, melyek6llapotvektorokban szerepelnek?

Folyaddkokndl, k6miai reakciokn6l 6ltal6ban az atomok es molekul6kszitmifi, vagy siinisegdt szoktuk 6llapotvektorokkal leirni. A plazmakban,l6ngokban, a sebess6geloszldsokat szok6s 6llapotvektorokkal jellemezni. Azelektromos, elektronikus eszkozokben az elektrom6gneses mez6ket haszndl-ilk az 6llapotvektor elemeikent. Szil6rd testekben az elektronok eloszldsa,mozgasa haszn6lhato fel az iilapotvektor elemekdnt, neuronh6lozatokn6lpedig a neuronok kisiildsi siirtisege. A morfogendzisn6l a kiitonboz6 tipususejtek sz6ma a jelJemz6 az iilapotterre. A gazdas6g 6llapotterdt p6ld6ul ap6nz aran'itrs fluxusaival lehet leirni stb.

Ezek a folyamatok term6szetesen tobbf6le terbeli geometri6ban is leirha-t6k. Vizsg6lhatjuk a fenti jelensegeket a fizlkihan egyt6l h6rom terdimen-zioig, de pelddul gombfehileten is, ezdrt szdmos alkalmazdsi lehet6seg ki-nAlkozik itt is. N6zziik meg most, hogy melyek azok az alapvet6 szempon-tok, melyeket ismerni es vizsgdlni kell, melyek leirj6k a nemlinedris, dina-mikus onszervez6 rendszerek viselkedeset. Haken a kovetkezo felosztdstjavasolja:

a) rendszercgyenletek (evolution equations)Ezek a makroszkopikus egyenletek irj6k le a rendszerink rendszerpara-

metereinek t€rbeli es idobeli dllapot6t. Atahban nemlinedris koz6ns6gesdifferenciAlegyenletek, b6r n6ha parciAlisak.

NEMUNEARIS RENDSZEREK 169

b) instabilitasA rendszeregyenletek stabilitds vizsgiiata azert fontos, mert ez mutatja

meg, hogy a rendszer hosszu tavon stabil marad-e, azaz eryes paramdtereinem futnak-e el a vegtelenbe. A minket erdekl6 rendszerek kivdtel ndlktilstabilak, irm ez a stabilitas nem azt jelenti, hogy statikusan stabilak, azazallnak. Sz6munkra a dinamikusan oszcill6lo, periodikus vagy ktritzi-peri6di-kus rendszerek az 6rdekesek, s ezekndl a nemline6ris rendszerekndl gyakranfejl6dik ki a k6osz. Ez az6rt erdekes sz6munkra, merl ez az iilTapot minden-kdppen elkenilend6. Az energiakicsatolo szerkezeteket a reverzibilis k6osz(reverz k6osz) periodikus ,,ablakaiban" kell rizemeltetniink, vagy m6g akdoszt megelSzd 6llapotban.

c ) alhendeles ( slaving)Kiilonosen erdekes nemline6ris jelens6g, amely a line6ris vildgban nem

fordul el6. Durv6n azt a jelenseget vagy dllapotot ertjrik alatta, amikor egygyorsan lej6tszodo folyamatot al6rendeltink egy lassabban lej6tsz6do folya-matnak, es a lassan lejifiszodo folyamat rend parametere hathrozza meg agyorsan lej6tszodo folyamat relaxdci6jat, tortdnetdt, fejl6d€s6t. A m6r t6r-gyalt Rayleigh-Benard fele termikus instabilitdsn6l, amikor a hurkas vagyhexagondlis orvenylesek a h6merseklet kiilonbs€g hatas6ra kialakulnak,letrejon azalfirendelesjelensege, mert a kezdeti 6llapotban vdgtelen szabad-sigfoku rendszer a hevitds hatAsdra rendezett6 v6lik es egy vagy k6t rendparamdter valamint mindossze h6rom nemlinedris els6rendii kozonsdgesdifferenci6legyenlet segitsdg6vel le lehet irni a rendszer viselkedes6t. Nemkell a mikroszk6pikus parameterekhez nyutni ahhoz, hogy a rendszert letudjuk irni, igy ez joval egyszenibb.

Az energiakicsatolo berendezdsekn6l a slaving vagy alarendel6s jelensegeta nullponti energi6nak a kicsatol6 berendezessel valo kolcsdnhat6sa adjameg. A vdkuumfluktuttcio, vagy nullponti energia fluktuacio egy vdgtelenszabads6gfokf rendszert ad. Ez azonbankolcsdnhat a szerkezetekkel, melye-ket onszervezo m6don is meg lehet epiteni es az dnszervezd rendszerekbenkialakul6 rezgesek azok, amelyek szabiiyozztrk ezeket a rendszereket. Arezgdsek ciklusideje, periodus idejehatirozzamega kicsatolds gyakorisdgrlt6s modj6t. Ezen a szinten 6s ennek az alixendel6snek a segitsdgdvel t6rt6nika sz6munkra nagyon fontos szimmetria sert6s is, ez6rt az al6rendel6s, vagyslaving tdbbszor is a l6t6teriinkbe keriil majd.

TERTECHNOLOGIA

d) rend parameterek (order parameters)Azert fontosak, mert azeredeti, nagyon bonyolult rendszerekj6val egy-

szeriibb es kevesebb gonddal leirhat6 rendszerekre redukdlhatok a rendparam6terek segits6g6vel. Ilyenkor esetleg egy tobb t6rdimenzios parci6lisdifferenciAlegyenlet-rendszert helyettesiteni lehet egy algebrai vagy differen-cia egyenletrendszerrel, ds a rend paramdterek ert6ke hatirozza meg ebbenaz egyszerfsitett rendszerben a jelensegek terbeli es id6beli lefoly6s6t.

e) struktur6k kialakuldsaEz alapvet6en fontos a nemlinedris onszervez6 rendszerekben. Ilyenek

pelddul a hexagon6lis vagy hurka alaku sebessegeloszl6sok a kezdeti pdldank-ban, de ilyenek a turbulencia orvdnyei is. A kicsatol6shoz a szolitonszertihulldmok kialakul6sa, azok kolcsonhat6sainak megismerese a legfontosabb,mert ezek megtal6lhatok az onszervez6, nemline6ris kicsatolo rendszerben.

/) instabilitdsi hierarchi6kA kicsatol6 rendszerek kiv6tel n6lkiil csak egycgy paramdter tartom6ny-

ban mrikodokepesek, nem lehet tetsz6leges parametereken tizemeltetnilket. Ezert nagyon fontos megismerni, hogy mi hatinozza meg a stabilitdses instabilit6s felt6teleit.

A legfontosabb szempontok megismerese ut6n most terjiink rd a kicsatoloszerkezetek fizlkai tulajdonsdgaira.

A KICSATOL6 SZERKEZETEK FIZIKAJANAKndvro xdnvonllazAslA PLAZMAEl6re kell bocsdtani, hogy a kicsatol6 rendszereket leiro matematikai 6sfizlkai egyenletek meg nagyon messze vannak att6l, hogy minden r6szlet-kerdesre viiaszt adjanak, sot gyakorlatilag csak csir6iban, elviekben l6tezneka teljes jelens6grendszert leir6 osszeftigg6sek. A kovetkez6 neh6ny oldalc6lja puszt6n csak az, hogy megismerkedjiink a legfontosabb rendszerekmiikoddsenek alapelveivel es a leirfsukhoz sziikseges matematikai m6dsze-rekkel, egyenletekkel.


A25.la ihrinlifisztk a Tesla, Moray 6ltal valosziniileg haszn6lt szerkezetalapelve, ami egy olyan kistilesi vagy ritkitott girzokaltartalmazo cso, amelyegy rezgokdr resze.

Ennek a plazm6t hasznal6 rendszernek alapveto, lenyeges tulajdonsdga, hogynagytomegu pozltiv iont es kistomegu mozgdkony elektront tafialmaz. A nagytomegktilonbs6gek miatt, ha a plazmira elektromos terrel hatunk kivtik6l,akkor hulldmok alahrlnak ki. Arra kell torekedntrnk, hogy a 25.1b ibrinl6that6hulldm alakok jojjenek l6tre az elektronok sebessegeloszlilsfuil. Azaceltehifi,hogy rovid id6 alatt felgyorsitsuk az elektronokat, majd a lassit6suk hosszabbidci alatt menjen vdgbe, azaz LtuolAt6r, kozelitsen nulldhoz. Termdszetesenezeket a majdnem f[ireszfoghoz hasonl6, nagy amplitud6ju rezgeseket ilyenpontos haromszog alakban nem tudjuk e16611itani, de el6g, ha ert meg lehetkozeliteni. Ez a rendszer azert onszervez5, mert a gyorsitds es lassabb lassitdsegyenlotlen id6kozii ciklus6t a rendszer mag6tol, bels6 elrendezese, fel6pitesemiatt val6sitja meg, nem kell ki.ilon gondoskodni a gyorsit6srol 6s lassit6sr6l.Az egyensulytol tdvol levo plazma nemline6ris tulajdonsdgai miatt alakulhatnakki ezek az asszimetrikus hulldmok az elektronok sebessegenek id6beli lefut6-s6ban. A gyorsul6s idobeli eloszldsanak jellege a25.lc 6bran l6thato.

A plazma tulajdonsdgair6l, szdmunkra legfontosabb viselkedesi m6djair6laz l5ll irodalom nyujt dtfogo 6ttekintest. A Tesla-Moray szerkezetek alapgondolata, hogy az egydbkent elektromosan semleges plazmaban olyanhulldmokat hozunk 16tre, melyek rezonanci6ban nagyon nagy amphtidojtt-ak, ez€rt igen nagy helyi gyorsul6sokat lehet elerni. A nagy helyi gyorsuldsokeredmenyezik az ercis kicsatoldst. Ezdrt hangsilyozta Tesla 6s Moray is arezonancia alapveto fontossdg6t az energia kinyereseben. Ma m6r nemtudjuk, hogy az aplazma, amivel Tesla vagy Moray dolgozott milyen h6m6r-sekletii, milyen siiriis6gii lehetett. Csak sejteni lehet, hogy nem tril sz61s6s6-gesen magas h6mers6kletii plazmindolgoztak, hiszen az alkalmazott csovekh6tkoznapi iivegbol kdsztltek, 6s tudom6sunk szerint egyikiik sem haszndlthoszigeteldst. (Ezert sejthet6, hogy alacsony h6mdrsekletti 6s kis sririis6griplazmifi hasznaltak.) Els6sorban az ebben lejatsz6do folyamatok 6rdekeseksz6munkra. Moray eset6ben meg azt is lehet tudni, hogy radioaktiv anyago-kat alkalmazott a plazma cs6ben. Val6sziniileg az6rt, hogy egy minimdlismennyisdgti plazma az indul6shoz mindig legyen, elkezd6dhessen a folya-mat. Tesla k6sziil6k6r6l semmilyen k6zelebbi inform6ci6 nem maradt fenn.(A technikai megolddsokat egy6bk6nt a kovetkez6 fejezetben ismertetjtik.)

-Or -5rt --1-r-'A=-_l=:+<O

ee-Cl

" --;-î

tlte"1

A kvdzineutrdlis kistil6si csoben az elektronok gyorsabban mozognak,nagyobb gyorsuldsokat ernek el, mint a nagyobb tomegtl 6s emiattlassabban gyorsulo pozitiv ionok

B elektroncsoport, elektronhu llam sebesseg6nek c6lszen i vdltozdsa ener-giakicsatolds eset6n (szimmetrikus hull6mok nem alkalmasak a kicsato.l6s megvalosit6s6ra)Ugyanazon a reszecsktin dtfuto 0jabb 6s 0jabb hulldm hatdsara areszecske sebess6ge, s igy energidja is mindig no.

C A gyorsul6s idobeli lefutdsa

Jol liitszik az aszimmetria, ami az energiakicsatoldshoz kell.

25. ABRA


A PLAZMA LEGFONTOSABB TULAJDONSAGAIMivel a plazmirban eredetileg semleges gitzt ionozillank, azaz elektronokatszakitunk le az elektronhdjrol, aplazma osszess6geben elektromosan sem-leges marad. Ha b6rmilyen toltes sz6tvdlasztodds jon letre, amelynek okaegy elektroncsoport ionokhoz viszonyitott elmozdul6sa, akkor elektromoseroterek keletkeznek. Ezek igyekeznek kompen ziini a letrehozott gerjeszte-seket. Ezek az er6terek nagyon nagy 6rtdket erhetnek el a reszecsk6k kon-centr6ci6j6nak noveked6s6vel, ki.ilonosen sriLrri plazma esetdn. Az [51] iro-dalomban Arcimovics es Szaggyejev egyszerii becslest ad az ilymodon kelet-kezo elektromos t6rer6sseg ertekere. Tegiuk fel, hogy egy kis terfogatbansikertilt teljesen szdtviiasztani a pozitiv es negativ tolt6sri reszecskdket. Atolt6smegmaradas egyenlet€t a (74) osszefiigg6s irja le, ami a Poisson egyen-let:

divE = 4np (74)

Itt p-val jel6ljrik az elektromos tolt6ssririiseg erteket egy-egy szepariittartom6nyban. Ha a tartom6ny line6ris m6reteinek nagys6grendjet x-szelje161jiik, a plazmitban pedig n darab toltes van, akkor a (7 5) osszefiigg6sszerint a tolt6s forr6sa, azaz a toltes mennyisege a divergenci6val irhato le:

d i v E - L - 4 n , - - > E - 4 n n e xx

Igy kiszdmithat6, hogy a toltesszepar6l6dds miatt kortilbehil mekkoraterer6sseg jon letre a line6ris m6ret 6s a toltessiiriisdg fiiggv6nydben. L6tjuk,hogy minel nagyobb t6vols6gra tudtuk szepar6lni a toltdseket, ann6l nagyobbterer6ss6g jon letre. Atolt6s szepar{l6d6s tartom6ny6banaplazma rp poten-citrJja a (76) osszefiiggdssel irhat6 le:

<p-Ex-4nnex2 (76)

Ha az ionizitlt plazmifi hidrogenb6l dllitjuk elo, amely mindossze egyhiganymillimdter nyom6son volt hideg allapotban, akkor egy kobcentime-terben 7 .106 ion 6s elektron lesz. Ha valamilyen m6don ezt a semlegesplazmifi sikeriil megbontani ugy, hogy 1 mm-es tartomdnyban szepar6ljukaz elektronokat 6s a protonokat, akkor a gerjesztett elektromos t6r 6rtekekoriilbeliil 1010 Vlcmlesz, apotencidlktilonbseg nagys6grendje pedig 10e V.

(7 s)

174 TERTECHNOLOGIA

Ez a toltes szetviiasztodis az I milliard V-os potenci6llal irre6lis, a gyakor-latban nem lehet megvalositani. A keletkezett t6rer6sseg termeszetesenigyekszik aplazma kezdeti neutraht6s6t, semlegesseget visszadllitani. Abbana tartom6nyban, ahol ez a toltds dekompenzdcio megtortlnt, at6r taszitjaaz egyezS el6jelf toltdseket, 6s vonzza az ellenkezo el6jehieket.

Sokkal kisebb meretekben, az atomok mereteinek nagysdgrendj6benazonban nem feltetleniil marad meg a semlegessdg, minthogy a tobblet tolt6s6ltal letrehozott t6,r keves lehet ahhoz, hogy befoly6solja a r6szecskek moz-g6s6t. Egy fontos fogalmat kell bevezetni, az igynevezett Debye hosszfogalmdt, ami egy fels6 korldtot ad meg. Ha a mozgits tartom6nya sokkalkisebb, mint ez dz tp, ?z?z Debye sug6r, akkor egy x linedris meretii t6rfi>gaton beliil a t6lt6sek sz6tv6l6sa lenyegeben nem befoly6solja a r6szecskekmozgirsirt, mig ha az x lrtdke sokkal nagyobb, mint ez a Debye sug6r, akkoraz ellent6tes elSjelii toltesek koncentrScioja a szobanforg6 terfogatban majd-nem azonos. Ahhoz, hogy megbecsrilhessiik ennek a szeparircios Debyehossznak az ertflk|t, el6szoris a r6szecsk6k potencidlis energi6j6t kell ismer-niink. Ugyanis az rp line6ris meretri tartom6nyban a toltott rdszecske poten-ci6lis energi6ja teles t61t6s sz6tv6l6s eset6n egyenlo a rdszecsk6k h6mozg6-s6nak Zeneryi{jixal. Ebben az esetben a potenci6lis energia 6rtek6t a (77)osszefiigges adja meg, ahol U-val jeloljiik a reszecskdk potenci6lis energi6j6t:

U : eg - 4nne'rto- T (77)

Itt x helyere irtuk be rp ertfkdt. Az U potencidlis energia azonos ertekrilesz a h6mozgits T energi6j6val. Innen kapjuk meg a kordbbi x, most 126rt6ket a (78) osszefiiggdssel:

(78)

Ez az rp €rtektja le az elektromos t6r ,,6rny6kol6s6t" a plazmitban. Haugyanis egy q probatoltest bevisztink a plazmirba, e t61t6stol r t6volsdgra apotenci6l q/r Iesz. Azonban a 4 pr6bat6ltes tere a plazmii polarizalja 6s atolt6st6l nagyobb t6vols6gokra mar megv6ltozlk a potenci6lgorbe menete.Ha iires v6kuumban vizsgaljuk egy pr6bat6lt6s terdt, az elvileg vegtelent6vols6gb6l is 6szlelhet6 6s 6rt6ke lassan cseng le. Plazma esetdn azonban

,"_(_:_o;


nagyon gyorsan, exponencidlisan cseng le, mert polaiz|lja a plazmifi. ADebye sug6r, amely a tolt6s dekompenzacios tartom6nyterbeli meretet jeloli,lehetos6get ad annak az idonek a becsl6s6re is, amig ezek a tartom6nyokfenndllhatnak a fluktu6ci6k miatt. EzI a jellegzetes karaklerisztikus idot ugykapjuk, hogy az rptartom6nyt elosztjuk a gyorsabb reszec sk6k, azelektronoksebessdgevel.Eztirlale a (79) egyenlet, ahol rjeloli a karakterrsztikus id6t:

175

(7e)

L6tjuk, hogy min6l tobb toltes van egy adott tartomdnyban, melyet az nert6k ad meg azaz min6l nagyobb aplazma siiriisege, annal kisebbek a toltesdekompenzdcio terbeli 6s id6beli dimenzi6i. Az rp erteke ann6l nagyobb,min6l nagyobb a h6mdrseklet es minel kisebb a plazma sririisege. Ezdrt akv6zineutralit6s srini 6s hideg plazmilal toltott terben csak kis t6rfo-gatokban sertlhet meg, viszont ritka es forr6 plazmihan a Debye hossznagyobb lehet a plazmixal toltott ter meretenel. Ekkor az elektronok es azionok egym6stol fiiggetleniil mozognak es hidnyztk az elTer..kezS el6jeliitoltdsek koncentr6ci6j6nak kiegyenlit6desi mechanizmu sa. Ezert tehht aztaz ionailt g6zt neveznik plazmdnak, amelynel a Debye hossz kicsi a gdz6ltal elfoglalt t6r mereteihez kepest. (Ez a Langevin fele definicio.)

Fontos megjegyezni, hogy az elektron es ion koncentrdci6 nem sztikseg-szerfen egyenl6 egym6ssal, hiszen a plazmitban tobbszorose n ioniziit ato-mok is megjelenhetnek, elvileg teljesen csupasz atommagok is letezhetnek.A Z mennyis6gnek mint plazma hcimersekletnek a bevezet€se csak akkorindokolhato, ha azonos az elektronok 6s az ionok 6tlagos kinetikus energi6ja.A plazmitban azonban 6ltal6nos esetben legal6bb k6t h6m6rs6kJet, a T,elektron 6s a Tl ion hSmerseklet l6tezik. A kisdrleti berendez6sekben azelektron h6merseklet rendszerint sokkal nagyobb, mint az ion h6mers6klet.Ezt az elter6st - mint m6r emlitettiik - az elektron 6s az ion t6meg6nektobb ezerszeres ktilonbsdge okozza. Azok a kii1s6 aramforr4sok, melyeksegitsdg6vel aplazmdtletrehozzirk (p6lddul g6zkisiil6s vagy ohrnikus hevitessegits6g6vel), a plazma elektronjainak adnak 6t energi6t, mert az elektronokhordozzdk az inamot. Az ionok ugy kapj6k meg az energidt, hogy iitkoznekaz elektronokkal. Egycgy{itkoz6s sor6n az ionnak irtadhatorclativ kinetikusenergia nem lehet tobb, mint 4 . mr/mi. Az dtlagosan fitadott energia drt6ke

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

176 TERTECHNOLOGIA

m6g ennel is kisebb, mivel az elektron tomege sokkal kisebb, mint az ion

t6mege, igy az elektron csak neh6ny ezer titkozes sor6n kepes atadni teljes

energia feleslegdt. Altalaban nem is egyenlitodik ki az ionok es elektronokkozti energia ktilonbseg, mert a kiilonbozo h6atad6si mechanizmusok miatt

a plazmitbolallandoan t6vozik energia es ezt f6leg az ionok adjak le, mig

az energia bet6p1616si mechanizmusok f6leg az elektronokat gyorsitj6k,

azoknak adnak 6t energiat. gy rendszerint fennmarad a nagy killdnbseg az

elektronok 6s ionok hcimdrsdklete krjzdtt. Ha noveljiik a plazma stirtiseg6t, ez

a kiilonbseg csokkenthet6, mivel az elektronok 6s ionok kozti iitkozesekszitma adott plazma tdrfogatban a koncentrdcio n€gyzetdvel ar6nyosan no.

Olyan eset is elkepzelhetci, amikor az er6sen ioniz6lt plazmttban az ionok

h6mersdklete nagyobb, mintazelektronoke. Ezek a gyors impulzus kisiilesekeseten lephetnek fel, amikor a plazmitban lokeshull6mok gerjednek'

A PLAiZMABAN KELETKE7Iii REZGESEKAz eddigiek sordn azt az egyszer'| esetet vizsg{ltuk, amikor lok6lisan alakul-tak ki koncentr6ci6 elterdsek az ionok es elektronok kozott, ezert helyielektromos ter gradiensek keletkeztek. Term6szetesen nemcsak ilyen helyigradiensek keletkeznek, hanem a plazmdn vdgigfutd rezgdsek is. Ezek arezgesek lehetnek a hanghoz hasonl6 longitudindlis rezg6sek, YaW a szil6rdtestekben 6s a v6kuumban terjedo rezgesekhez hasonl6 transztrerzalts rcz-gdsek is. Minket itt most csak a hanghoz hasonlo longitudin{lis rezgesekerdekelnek. A tovaterjed6 rezgesek legegyszelibb esete, amikor a plazma

valamely tartom6ny6ban t6lt6s tdbbletet hozunk letre - p6ldaul kiils6 ger-jesztes segits6g6vel. vizsgaluk meg, hogy mi kovetkezik eztfian. Sik plazma

reteg eseten - amelyet a legegyszelibb vizsgalni - a visszaterito er6 hat6saraaz elektronok mozg6s6t a (80) egyenlet irja le:

m " L i - e E , - 4 n n e z A , x (80)

Itt Ax ert6ke a toltes szepardcio tdvols6g6t jelenti. Egyszelien a Newton-fele osszefiigg{st irtuk fel, amely az ero, gyorsulfs es tomeg kozdtt 6ll fenn.A toltesfelesleg sz6toszl6s6t rezg6sek kiserik, melyek frekvenciajdt a (81)

egyenlet adja meg a (80) egyenlet kdvetkezm6nyek6nt:

,,-(YLJ (81 )


Az ao rezgesek azigynevezett Langmuir rezgesek. Az ionok nagy t6me-gtik miatt iitalitban nem vesznek r6szt a rezgesekben, tulshgosan lassuak.A kozons6ges nem ionizitlt ghzban, ahangrezgesekn6l a visszaterit6 er6 arugalmas ero, azaz a nyomds gradiens. A plazmitban az elektromos erSkj6tssz6k a ff szerepet, melyek a toltds kompenzaci6 miatt keletkeznek. ALangmuir rezgesek az rollofrehenciaju hull6mok alakj6ban terjednek aplaz-m6ban, es frekvenciajuk 6ltal6ban egyszeriisitett esetben nem fiigg a hull6m-hossztol. Az ilyen longitudin6lis hulldmok f6zissebessd ge a v = A,rl k keplettelirhato le, ahol k = 2plX, ahol k a hull6msz6m es i"a hulldmhossz. Kishull6mhosszak eseten a kozonseges hang hat6s6t is figyelembe kell venni,amely a plazmabeli nyom6skiildnbs6gekkel kapcsolatos. Ezt aket rugalmaserot osszegezni kell. Ebben az esetben a sebesseg negyzetdt a (82) ossze-fiigges irja le:

.t a2 4nne2 Apol f - - - - ! -

K' ffinK' OQ,

(82)

(83 )

Itt az elektromos terek 6s a rugalmas osszenyomasbol szarmazo erokjelentik a visszat6rito, visszarendez6 erot. A plazma frekvenci6ja igy a (83)osszeftigg6ssel szamolhat6 ki:

, 4nne2 ,, 0P,o - - - - + K ' -

me oP"

Ebben az dsszefiiggesben a p"azelektrong6z siiriisdge (p, : nmr), prpedigaplazma nyom6sa. Alacsony homdrs6kletri plazmdban a hulldm terjedesdrel6nyegesen hatnak az elektron-ion ritkoz6sek. Az ilyen iitkozesek soran azelektronok rendezett mozgds6nak energi6ja, azaz a hull6m energi6ja csok-ken es a hull6m csillapodik. Ezadiszperzi6s mechanizmus mind a Langmuirtipusu elektronrezgessel kapcsolatos longitudindlis hulldmoknal, mind atranszverziths elektrom6gneses hulldmok terjed6se sordn megjelenik a plaz-m6ban. Tdbbfdle csillapod6si mechanizmus is fontos a plazm6kban. Erremost he$hi6ny miatt nem tudunk kiterni, de fontos, hogy a rezgdsek akkortudnak jol kifejl6dni, ha az elektronok sebess6geloszlasi fiiggy6nydnek maxi-muma van egy tartom6nyban, azaz a sebess6geloszlds fiiggvdnye nem lapos.Ezekben az esetekben azok a hul16mok gerjednek, melyek f6zissebessegevalamivel kisebb, mint ami az eloszlSs fiiggveny maximumdnak megfelel.

178� TERTECHNOLOGIA

STACIONARIUS NEMTINEARIS HULLAMOKT6rjiink most 16 azokra a hullamokra, melyek minket erdekelnek, 6s ame-lyekrol m6r n6h6ny dolgot megemlitettiink. Olyan hull6mokra van teh6tsztiksdgtink, melyek hosszabb ideig lfteznek, ezdrt staciondriusnak nevezzrik6ket. Ezek gyakorlatilag longitudin6lis hull6mok, melyek a kicsatol6si cs6ben vegigszdguldanak. Nemlinedris hulldmok pedig azert erdekelnek ben-ntinket, mert a nemlineriris diszperzi6ji hulldmok eseteben iilhal elo az,hogy az elso hulldmfront, a felfuto hulldmhossz meredekebb lesz, mint alefut6 hull6mhossz, 6s mindez stabilan megmaradhat, sot tobb ilyen hull6mak6r egym6son is Athaladhat anelkiiLl, hogy egymdst zavarndk. igy nagygyorsul6sok 6rhet6k el a hullAmfrontn6l. Min az egyszerii, linearis diszper-zioji gitzokn6l is letrejohet olyan lokdshull6m, amelynek meredeksege, fel-futdsa v6ltoz6, egyre meredekebb lesz es utdna cisszeomlik. Ez a folyamataddig erdekel benniinket, mig az eliilso front meredekkd valik, de olyanmechanizmust kell keresniink, ami lehet6leg hosszabb ideig meg is 6rzi ezta hull6mfront alakot. A26.la 6br6n ldtszik ez a nemlilearis hulldmprofildeform6cio. Amikor letrejon a hull6m szakad6s es a profrl deform6cio, azm6r a kdoszaak, a kaotikus jelensdgeknek felel meg. Ez abban nyilvdnulmeg, hogy azok a profrl szakaszok, melyek nagyobb sebessdgnek felelnekmeg, igyekeznek megelcizni a kisebb sebessegii szakaszokat, s vdgtil kialakula szakadds, ahogy Arcimovics 6s Szaggyejev trja az [51] irodalomban. Agdzdinamikdban a frontok meredeks6g6nek novekedes6t a disszipativ effek-tusok korl6tozzitk, aplazmitban viszont a diszperzi6s effektusok jdtszhatj6ka f6szerepet, vagyis a f6zissebess6g ftiggese a hulldmhosszt6l. A diszperzioszerepet, amely korlifiozza a hullSmprofil meredekebb6 v6l6s6nak nemline-6ris folyamatdt, a kovetkez6kkel lehet megvildgitani:

Az ehils<i front meredekseg6nek noveked6se magasabb harmonikus szti-leteset jelenti a hull6mban a nemlinearitds hatdsdra. A t6ma bevezet6 resz6-nel mdr l6ttuk, hogy a nemlinearitds hatasara hogyan sztiletik magasabbharmonikus modul6ci6 6s a hulldm kiegyenesitese, a rektifik6ci6 hogyankeletkezik. Az amplitudo szerinti e1s6, meg line6ris kozelit6sben b6rmilyenhu116m egy e-rcDt+ik( ahku harmonikus hullam marad. Mdsodik kozelitesbentgyanaz a mechanizmus egyszerrien masodik harmonikus sziiletes6hezvezet, mint m6r lattuk. (Itt most a line6ris diszperzi6s torvenyt6l va16 elt6r6sj6tssza a foszerepet, amit ott az e tenyezovel vetttink figyelembe.) A mdsodikharmonikus akkor gerjedhet hat6sosan,ha ez a k6nyszerer6 rezonancidban


van az oszcilldtor saj6t frekvenciitjixal, vagyis a 2a kdtszeres alapfrekven-ci6jdnak (a diszperzios torvenyben) 2k hullfimszdm felel meg. (Ilyen esetmajd el6fordul a ferrom6gneses nemlinedris rendszereknel is!)

Hogy 16ssuk hogyan 611itja meg a diszperzio a profil meredekebbe v6ltt-s6nak nemline6ris folyamatifi, ndzzikmeg azt az esetet, amikor a f6zisse-bessdg csokken a hull6msz6m novekedesevel. Ekkor a f6zissebess6g nemli-ne6ris jdruleka es a diszperzios j6ru1ek, amely a profil meredekebbd v616sa-kor jelenik meg, ellentetes elojehi, ezert kompenziihatja egym6st. Ez az amechanizmus tehdt, amely 6l1and6v6, staciondriussd teheti ezeket a hull6-mokat.

Ilyen diszperzios torvenyiik van a Langmuir hull6moknak 6s a rovidhul-l6mu ion hangrezgeseknek. Ezeknel nemlinedris stacion6rius hulldmok,szolitonok megjelenesere kell sz6mitani. Lehet, hogy a rovidhull6mu ionhangrezg6sek azok, amelyek a Tesla 6s Moray konverternel is az energiaki-csatoldst elvegeztek. Az osszes mennyiseg a € = x - ul kombrn6ci6 fiiggve-nye lesz, ahol uya hulldm terjedesi sebessege. Ezeket a hulldmokat ugy lehettekinteni, mtnt az eredeti hullhmcsomag aszimptotikus 6llapot6t egy el6ghosszu id6 eltelte ut6n, amikor a nemline6ris meredekebbd v616s es a disz-perzio m6r stabilizdljak egym6st.

A nemlinedris Langmuir hull6mokat a hidrodinamika egyenletei segits6-gevel lehet tanulm6nyozni, ha kieg6szitlik a m6r felhaszn6lt Poisson egyen-lettel. Eredmenykent a (84) 6s (85) egyenleteket kapjuk:

179

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

n= -nsu1(u - u7)

(84)

(85 )

Az tntegrircios 6lland6kat abb6l a feltetelb6l hatdrozhatjuk meg, hogyperturbdlatlan, zavarinmentes 6llapotban q = 0, u = 0 6s n : n0. A megolddstitt most r6szletesen nem ismertetjtik, de be lehet l6tni, hogy kis amplitudokeseten a q (€) harmonikus fiiggv6ny. Nagy amplitudok esetdn azonban,bitr0ro" 6s $î, kozott vttltozo peri6dikus fiiggv6ny marad, a hul16m profiljaeltorzul, mint ezt a 26./b 6bran l6tjuk. Ha e < 0, akkor a potenci6lgodorbenaz oszcTlTittonahato -U(q) negativ er6 6rteke nagy. A <p-nek ezt az 6rtdk-tartom6ny6t az oszcllTittor el6gg6 gyorsan elhagyja, l6nyegesen gyorsabban,mint g pozitiv ertektartomdnydt. Ennek eredm6nyek6ppen kapjuk a poten-

A szimmetrikus hulldmprofil meredekebb6 v6l6sdnak folyamata a kozegnemlinearit6sa miatt

B knoid6lis hulldmok orofilia

26. ABRA

NEMUNFARIS RENDSZEREK

ciitka azugynevezett knoidtilis hullamot. Az ennek megfelel6 e€ elektromosterhull6m eliils6 frontja elegg6 meredek, mig a h6ts6 nem annyira. A hul-l6mprofil meredeks6gdnek nemlinedris novekeddset a vizsg6lt esetben adiszperzio dllitja meg, a rezon6ns reszecskdkkel valo energiacser6t pedig ardszecskdk fdziskever6se teljesen kikapcsofa. A potencifl amplitud6 hat6r-ertdke ebben a hulldmban gno,- -mull2e, amint ez a potencial gddoralakj6b6l kovetkezik. A plazmahull6mban a diszperzios effektusok a nemtulzottan nagy I gmin | {muf l2e amplitudo eset€n kepesek megdllitani ahull6mprofil meredekebbe v6l6s6nak 6s osszeomldsdnak folyamat6t.

A m6sik hatdresetben, a nemline6ris ion hanghulldmokndl is elofordul-hatnak kiilonboz6 profil meredeksegii hulldmok. Ezek fdzissebessege l6nye-gesen nagyobb, mint az ionok termikus sebess6ge, ezdrL az ionokat a hid-rodinamikai egyenletekkel lehet vizsgalni. Az ionok sebesseg6t ekkor a m6rbemutatott (84) es (85) egyenletekhatitrozz6k meg, de az elektron hely6reaziontomeget kell helyettesiteni. Az elektronok homozgdsi sebess6ge lenye-gesen nagyobb a hull6m fdzissebessegenel. Szdmukra a hu1l6m tere gyakor-latilag kv6zistaciondrius. Egy ilyen hull6m sebessege es amplitud6ja koztiosszefliggest a (86) egyenlet adja meg:

,U, : (86)

Ugyanugy, mint a Langmuir hulldrnban, a nemlinedris hanghulldmban isletezik a potenci6l amplitud6jdnak olyan hat6rertdke, melyet tullepve azionok kezdenek visszaverodni. Ez a hull6mprofil osszeomlasithoz vezet.Ekkor az ion hanghull6mban a potenci6l amplitud6 hatfrerteke a (87)osszeftiggdssel irhat6 le, ahol M ahelyr Mach-sz6m 6rteke:

1 8 1

' r*,*'{ (87)

Ekkor ism6t ugynevezett maginyos hull6mok vagy szolitonok alakulhat-nak ki. Ezeket sok nemlinedris jelens6gn6l megtalaljuk. (Kes6bb m6g rGviden visszateriink r6juk.) A szoliton szitmina ez az amphtld6 koriilbeltil1,6 kritikus Mach-sz6mnak felelmeg. Stacion6rius ion hang szoliton csakaz M < M po1 hat6r Mach-szdmokndl lltezhet. Enn6l nagyobb Mach-sz6mok

7l l2m,fexp(eg-^lT" - l)l'exp(eg-*l T") - 1 - e9.", /\

142 TERTECHNOLOGIA

eseten a hull6mprofil egyre meredekebb6 vdl6s6t es osszeoml6sdt a diszper-zio mdr nem k6pes megallitani. Ilyen hanghull6m akkor letezhet, ha sem-mifele disszip6ci6s folyamat nem miikodik, amikor a hulldmfront mogdttifeltdtelek a front el6ttieket ismetlik, vagyis a megold6s szigoruan reverzibilis.Nemline6ris plazmirban azonban letezik disszip6cio es ez a disszip6ci6megserti a szimmetriti. Ez olyan lokdshull6m keletkezdsehez vezet, ahol afrontok nem lesznek szimmetrikusak. Ket kiilonboz6 plazmaiilapotot kotossze egy ilyen hull6m, a front e16tt egy zavartalan, nem perturbdlt 6llapototes a front mogott intenziv rezgesekkel modulaltat. A kozons6ges gdzdina-mikdtol elter6en a gerjesztett allapot a lokes hull6mfrontja mogdtt nemjelent termodinamikai egyensulyt, mivel nilcsenek val6sdgos iitkozesek,melyek ezt beiillitanak.

Nagy Mach-sz6mok eseten, amikor sokfluxusu ionmozgds jelenik meg,6s a hull6mfront osszeomhk, azitkdz6smentes lok6shull6m lamindris elm6-lete nem haszn6lhato. Ekkor olyan instabilitds alakulhat ki, amit sugarasinstabilitdsnak neveznek. Az ilyen tipusu instabilit6s a rendezett mozg6senergiitjht kaotikus, turbulens pllzitciok energi6j6ba viszi 6t. Ebben a jelen-segben teh6t a rend parameter a Mach-sz6m, egy bizonyos ertek meghala-ddsa utdn itt is kialakul a kaotikus 6llapot.

Nagyon durv6n, nagyon etnagyoltan ldthattuk, hogy hogyan alakulhat kiionban, plazmirban tobbfele hu1l6mmozg6s, amely elvileg alkalmas lehet azenergiakicsatol6sra. Nezztik meg most, hogy milyen mds lehet6s6g kin6lkozik kicsatol6sra. Mivel folyad6kokban szok6sos technikai kortilmenyekkozott nagy ion gyorsuldsok, nagy elektron koncentrdci6k 6s nagy gyorsu-lasok nemjohetnek l6tre, ezert technikailag a folyad6kok erre a celra nemalkalmasak. (Val6szimi azonban, hogy a biologi6ban ilyen tipusu energiaki-csatol6si mechanizmusok - ma m6g teljesen tisztivatlan m6don, de -ldtrejohetnek.) Forditsuk most frgyelmtinket a szrltrd testek fele, ahol aplazmirhoz hasonloan er6s elektromos es m6gneses terek, 6s igy nagy gyor-sul6sok johetnek letre a testek belsejdben es a testek kortil.

FERROELEKTROMOS KICSATOLASI MODSZEREKNem tudjuk, hogy valaha is megval6sultake piezoelektromos, vagy ferroe-lektromos anyagokat felhaszn6l6 energiakicsatolo rendszerek. Inform6ci6kcsak a m6gneses energiakicsatol6 k6sztil6kekr61 maradtak fenn, de a ketrendszer alapelvei megegyeznek. A ferroelektromos anyagok viselkeddse


valamivel egyszeriibb, ezert az ilyen anyagokon keresztiil mutatjuk be akicsatol6s elvi lehet6segeit. A gyakorlatban nem erdemes megval6sitani azilyen rendszereket, elvi tanulsdgokkal azonban szolgAlhatnak.

N6h6ny krist6lyos anyagban spontdn elektromos polaizitcio jon letre,ahol a spontdn polarizdcid aferroelektromos cillapot rend paramdtere. (Hason-lokeppen a ferrom6gneses anyagokn6l a spont6n, a krist6lyok belsejeben6nmag6tol kialakulo m6gnesezettseg a rend parameter.) A spont6n elektro-mos polarizacio, azaz dipolus momentum kialakulasa mdr rdgota ismertp6ld6ul a Seignette soban vagy Rochelle s6ban, de m6s, jobb ferroelektro-mos anyagok is leteznek. A spontdn polariz6cio egy€gy krist6ly belsejebenazefi jon letre, mert a nem polaizitlt struktura kicsiny elv6ltoz6sa, az ionokelmozduldsa hozzaletre a belso elektromos tereket. Ez a spont6n polanzdcioterm6szetesen a nagyobb krist6lyokon nem latszik, mert energetikai okokbola polaizitcio csak kism6retri domenekben alakul ki. A domenek polarizaci-6ja egym6ssal ellentetes e16je1ii, ugyhogy a krist6ly ered6 erotere altalabannulla, vagy nagyon kicsi. A 27.la 6brdn ldtszik egy ferroelektromos krist6lydom6nszerkezete, de termdszetesen vannak bonyolultabb domenszerkezetiikristdlyok is:

Ha megvizsgalunk ket domen kozti dtmenetet, akkor l6tjuk, hogy a falnem atomi meretti, hanem jonehdny atomracson keresztiil tarl az 6tmenet,arng az elektromos tdrer6sseg trinya megfordul. Ha ktils6 elektromos terbehelyeznlkaz eredetileg elektromosan semleges krist6l1't, akkor a tdr ininydbamutat6 domdnek megvastagszanak, mig az elfenkezS ir6nyba mutato dome-nek egyre vdkonyabbak lesznek, ekdzben a dom6nfalakvdndorolnak. Mikoz-ben a domenfal vandorol, a benne lev6 toltesek g,torsulnak, hiszen egyikir6nybol 6t6llnak a m6sik irdnyba, 6s ez tolt6s elmozdulassal, a toltesekgyorsul6sdval jir. Ezt az effektust hasznalhatjuk fel elvileg energiakicsato-l6sra. A kristdlyrfcs bels6 szerkezete gondoskodik a gyorsit6srol, majd azut6na k6vetkez6 lassit6sr6l is, tehat onszervez1 strukttira alakulhat ki. Apiezo- es ferroelektromos krist6lyok is term€szetesen nemlinedrisak es hisz-terdzist mutatnak, amikor id6ben vifitozo elektromos terbe helyezz{ik oket.(Ez ahiszter6zis megfelel a m6gneses anyagok6nak, apolarailcio a m6gne'ses indukci6nak, az elektromos t6rerosseg pedig a ktils6 gerjeszt6 mdgnesest6rnek.) A hiszterezis gorbe alakja termeszetesen az anyag tulajdonsdgaitol,valamint a kiilso elektromos terer6sseg v6ltoz6s6nakgyorsas6gdt6l fiigg. Vanolyan ferroelektromos anyag, melyben a polaizdciot a millisecundum tort-

183

"*r,il'

4IE-l

v e@, l

B

c

piezokristdrly domenszerkezet kLilso elektromos t6r nelkul, mellette adomenfalban a tereross6g eloszldsa, alatta a r6cs atomjainak egyszerti-sitett rajzaelektr6tek kozti elektromos terbe helyezziik a kristAlyt, majd ,Blengedjuk"a rendszert1 . kiinduldsi pont, 2. elengedesi pont (a rendszert nem szabad a telitesigelvinni), 3. a dom6nek terei eppen kioltjak egymdst, 4. ,ltlloves" maxi-muma, 5. nyugalmi hellzetmechani kus vibrdciot felhaszn6lo rendszer elvi felepitese

ffiffiffiffiffi

ZZ . ABRA: FER RIE LEKTROMOS (PI EZOKRISTALYOS) ANYAGOK ELVI FELHASZNALASAENERGIAKICSATOLASBA


resze alatt teljesen meg lehet forditani, m6s anyagokn6l ez lassabban megy.A ferroelektromos anyagokn6l egeszen nagy tolt6ssiiriisegeket lehet elerni.P61d6ul a b6riumtitan6tn6l (BaTiO:) az elerhetS feltileti tdlt6ssrinisdg a l0-5Coulomb/cm2 nagys6grendben van. M6s anyagoknil ez iitalilf;,an egy-ketnagys6grenddel kisebb.

A 27.|b 6brdn l6tszik az energiakicsatol6s megval6sitdsdnak elve. Ha k6telektret koze helyeziink egy krist611.t, ugy kell megv6lasztani az elektrettdrerossdget, hogy ne polariz6lja 6t teljesen a krist6ll't. (Az elektr6ten per-manens modon hozhatunk l6tre polaizitciot es igy annak kiiLls6 elektromostere van. Az elektret gyakorlatilag a permanens megnesnek felel meg azelektromos-mdgneses anal6gi6t figyelembe veve.) A krist6ly ket vdgere elekt-roddt tesztink, majd az elektrdt 6ltal ldtrehozott ter irany6val ellenkez6fesztilts6get adunk 16. Ezrtthn,,elengedjtik" a rendszert, hagyjuk, hogy visz-szarendez6djon, s ezalatt kapjuk az energianyeres6get. A 27 . I c ihrhn lifiszlkaz elektromos fesziiltsdg id6beli lefut6sa ezen a rendszeren. Elvileg nemlenne kotelez,S az elofeszit6st az elektr6tek segitsegevel rdadni a rendszerre,de a nagyobb terer6sseg-kiildnbseg a domenfalakban nagyobb gyorsuldst fogeredm6nyezni es igy nagyobb hatekonysdgu energiakicsatol6s v61ik 1ehet6v6.A 27.l c 6br6n latszik a feszii'ltseg-lefut6s a krist6ly lapjain az ido fiiggvdny6-ben. Hi6ba lesz jelentekeny ,,fesziiltseg" nyeresdgiink, ezt nem tudjuk ,,6rte1-mesen" kihaszndlni, hiszen a ferroelektromos krist6lyok 6ltal6ban szigete-l6k. igy a 27.1b 6br6n bemutatott rendszeren ttfolyo 6ram €rtdke csakmargin6lis, gyakorlati szempontbol nem nagyon haszn6lhat6. Elk6pzelhet6,hogy felvezet6k eseten valamilyen kisebb 6ramot 6t lehet vinni a rendszeren,azonban ez sem jelent6s mert6kii. Az l52l foglakozik a szolitonok terjed6-sevel piezoelektromos felvezet6 kristdlyokban.

A piezoelektromos anyagok egy r6szenel mechanikus nyirds vagy nyom6shathsina elektromos fesztltsdg jelenik meg a kristaly lapjain. Elvileg ezt ajelenseget is fel lehetne haszn6lni a kicsatolSsra ml,ghozzit ugy, hogy egykisebb piezokristdllyal rezgetiink egy nagyobbat, 6s ha a rezges megfelel6jel alakri, akkor a m6sodik krist6ly feltilet6n - amely mer6leges a mechanikainyom6s vagy nyir6fesziiltseg hat6s6ra - elektromos fesziiltseg jelenhet meg.Elvileg ezt a rendszert elektromos fesziiltsdger6sitesre lehetne felhaszndlni.Tekintsiik most 6t a 28. itbra segits6g6ve1, hogy hogyan is mrikodik a ferro-elektromos energiakicsatol6 rendszer.

1 8 5

TERTECHNOLOGIA

El6szor is az ,,el6feszitds" szerepdt kell tiszt6zni. Ez koriilbelil azt aszerepet t6lti be, mint a rugokndl. Ha az a celunk, hogy minel nagyobblegyen egy rugo rezg6senek frekvenci6ja, akkor 6rdemes a rug6t, a hurtmegfesziteni, mert :ugyanaz az anyagdarab magasabb frekvencidkkal fogrezegni, azaz nagyobb gyorsul6sok erhet6k el. Amennyib en az analogia igaza ferroelektromos 6s a ferromdgneses anyagokra is, ak'kor az el6feszitesezekn6l is haszndlhato. Ezt cdlszenien egy elektrdttel lehet elerni, b6r atechnikdban szinte nem is hasznalj6k az elektreteket. A feltdtelezett elekt-rdtnek sz6les hiszterezis gdrbej6nek kell lennie, lehetoleg nagy permanenspolaizitcioval, hogy nagy terer6sseget 6llithassunk elo vele. Sz6lesnek kelllennie, hogy a koercivit6sa magas legyen, ne lehessen egyensulyi dllapotbavisszanyomni. Mig az elektr6tn6l kovetelmeny a szeles hiszterezis gorbe,addig a kicsatol6st vegz6 krist6lyn6l az ellenkez6je igaz, elvi kovetelmdny amindl keskenyebb hiszterezis, hogy a vesztesegek min6l kisebbek legyenek.

A 28.1a i,ftllrdn irbrdzoltuk k6t szomsz6dos domenfal mozgdsat egy kicsa-to16si ciklus sor6n. Az l. pontb6l indul a folyamat ugy, hogy egy elektromoster el6feszitlst adunk a rendszernek. Ezertafelfel6 6s lefele mutat6 domenekvastags6ga nem egyenl6 a kiindulasndl, hanem tulsulyban vannak azok adomenek, melyek az elofeszit€s irdnyiba mutatnak.

A munkakozeg most nem szabadon mozgo elektronokbol vagy ionokb6l6ll, mint az el5z5 esetben, amikor plazma volt a munkak6zeg, hanem rdcsbazint, tlltott ionokb6l. Sajnos ezek gyorsuldsa nem nagyon nagy, ez6rt aferroelektromos rendszerek nem hatekonyak az energiakicsatol6sra.

Folytassuk most a rendszer miikodesenek vizsgAlatdt. A 28.1a tlftl.rtnfelrajzoltuk a domenfalak helyzet6t a ktilonboz6 gerjeszt6si helyzetekben.A folyamat tehifi az L pontbdl indul, ami elofeszit6snek felel meg. Ezut6na segddelektr6ddval az elSfeszitds ellen6ben dolgozunk, majdnem visszavisz-sztik a rendszert az egyensu$i 6llapotrlba. Ekkor erkeztink el a 2. munka-pontba. Itt elengedjtik a rendszert, magina hagyjuk, hogy min6l gyorsabbanigyekezzen visszat6rni az egyensulyi helyzete fel6, amit a 3. pont jelentene.A rendszerben lev6 ionok azonban gyorsulni fognak mig a 2. pontbol a 2la6llapoton keresztiil eljutnak a 3. pontba. Ha nem lenne energiakicsatol6s esnem lenne disszip6ci6svesztesdg, akkor harmonikus, nem csillapod6 rezge-sek 6lln6nak be 6s az 1-3 pont kori.il lengene a rendszer. Mivel van disszi-pdcio a rendszerben, a sebessegeloszl6s - es igy a gyorsul6seloszl6s - adomdnfalban nem lesz teljesen szimmetrikus, a gyorsulds-lassul6s ciklus

ferroeleKromos kristaly domenfalainak mozgdsa egy gerjesztesi ciklussordn.A koz6pso dom6n eg6szen keskeny lesz, amikor a 4-es pontba ker0l arendszer.dom6nfalban levo toltesek sebess6geloszldsa a ciklus sordn.Az 1,2,4 munkapont eseten lapos a gorbe, a kinetikus energia 6ssebesseg 6rt6ke nulla.a fdzist6rben a rendszert leiro trajektoria.P erteket is fel kell haszndlni, a rendszer viselked6se fugg a polarizdciosebess6g6tdl.fazist6r, trajektoria mds oldalrol nezve.

28. ABRA

TERTECHNOLOGIA

nagyjab6l megfelel annak a sebessegeloszldsnak, amit m6r l6ttunk a plaz'makicsatol6 rendszereknel is. A 28.1b ttbra mutatja ket domenfaln6l asebessegeloszlds kvalitativ kepet a ktilonboz6 6llapotokban. A sebess6ge-loszldsban lev6 asszimetria segit minket a kicsatol6sban. Ez Ieszi ezt arendszert is onszervez6v6. A rendszer tehdt 6tjut az l. vagy 3. holtponton6s ekozben energidt csatol ki a nullponti spektrumb6l. Ennek segitsegdvelamplitud6ja 6s a domdnfal sebessege noni fog. Ha nem lenne energiakicsa-tol6s, akkor a domenfal ugyanolyan tdvolsdgra jutna el az 1-3 vonalt6l, mintamilyen t6volsdgra a 2. pontvan az I -3 alapvonaltol. Az energiakicsatol6smiatt azonban tullendiil6s kovetkezik be es csak a 4. helyen 611 le a dom6nfalmozgasa. Onnan visszater az alaphelyzetbe, amit itt most az 5. ponttaljelztink, de amely Lrryanaz, mint az l. vagy 3. pont. Itt most vAlaszt6silehet6segiink van, hogy ujragerjesztjiike a rendszert vagy magina hagyjuk,s akkor a disszip6ciok miatt a lengdse egyre kisebb lesz, csillapodik. Ha aseg6delektr6d6kat kondenzifiornak tekintjiik es ezt egy rezg6kor reszevetessziik, akkor elvileg ezt a rendszert olyan parameterekkel lehet bedllitani,hogy ktilsri gerjeszt6sre berezon6ljon es igy nagy amplitud6kat, nagy elekt-romos tereket 6s emiatt nagy gyorsuldsokat erjiink el.

Mivel ebben a rendszerben csak ionok tudnak gyorsulni, mar emlitettiik,hogy gyakorlatilag energiakicsatol6sra nemigen lehet felhasznalni. A rendszertugy kellene viszont meretemi, hogy amikor a 4. ponttal jellemzett helyre 6r adom6nfal, akkor a k6t fal meg eppen ne eden 6ssze, ne zava4a egyrnfs moz-gdsdt, ne legyen Y,tzilrolag egylranp dom6nekb6l a rendszer, mert akkor teli-t6sbe kertilne es a kicsatolds nem lennemaxim6lis hatdkonys6gu. Termeszetesenugy kellene megvalasztani a segddelektr6da fesztiltseg lefutasdt, hogy amig azl. pontrol a 2. pontra drkeziink, csak minim6lis mennyisegii energidt feklessiinkbe, azaz igen meredek fesztilts6gimpulzussal drjttnk el a 2. pontba, es igy abefektetett munka mennyisege minimalis legyen. Az energiakicsatolAs m6rt6ketazmtfiatja meg, hogy a 4. pont mennyivel nagyobb potencialerteken van, mintaz l. 6s 2. pont egymdst6l valo ktildnbsdge, azaz az l-2-3 gorbe alatti tertiletmennyivel kisebb, mint a 345 gorbe alatti teriilet.

A gyakorlatban ferrom6gneses anyagokkal lehet hasznosithat6 energiaki-csatol6st megvalositani, mert a m6gneses effektusokat az elektronok spin-momentuma okozza es a m6gneses effektusoknal emiatt nem elscisorban amagban, hanem az elektronh6jban, az elektronburokban lej6tsz6do folya-matok a fontosak.


A ferromdgneses anyagokn6l azoknak a folyamatoknak az analogtrdt fog-juk felhaszndlni, amelyeket a piezo- 6s ferroelektromos kristdlyoknal megis-mertiink. Miel6ttvegleg elhagyn6nk a ferroelektromos, azazpiezo krist6lyokvrlitgitt, roviden drdemes megemliteni, hogy mire hasznalhatfk az illTapott9tilbriklft. Egy piezokrist6lyn6l a hiszterezis gorbe maga az iiTapotter gorbe,hiszen a hiszterezis gorbe bdrmely pontja egy 6llapotot jelol ki. Ez a hisz-terezis gorbe tulajdonk6ppen egy attraktornak tekinthet6. Egyensulyi, kvA-zisztatikus 6llapotokban mindig a gorbe valamely pontja kjale a rendszert,azaz a kristaly viselked6sdt. Esetiinkben a rend param6ter a polaizitcio, eza mennyis6g mutatja meg, hogy az anyag, a krist6ly mennyire rendezett' Abenni.inket erdekl6 dllapotok minden esetben az ugynevezett Curie-pont alattzajlanak, azaz olyan h6mersekleteken, ahol akbr a piezo, akar a ferrom6g-neses anyag rendezett elektromos vagy m6gneses struktur6val rendelkezik'Amikor a Curie-pont ala erkeztrnk, az anyag hirtelen rcndezette viillk, azaza kristalyokn6l a domeneken beliil spontdn polariz6ci6 jon letre, a m6gne-seknel pedig a domeneken beliil spont6n m6gnesezettseg. Ezen a h6mer-s6klet hataron a Curie-pontn6l nem tortenik halmaziilapol vitltozas, azanyag szil6rd marad itt is. Ennek ellenere ezt a folyamatot is egy'fajtavdltozdsk6nt irjuk le, de itt - mivel az anyag halmaz|lTapota nem valtozik- csak m6sodrendfnek nevezziik a finisifialakul6st. (Emlekeztet6iil: els6-rendrinek neveznJk a f6zisdtalakulSst, amikor halmaziilapot v61toz6s tort6-nik, pdld6ul egy szilard test megolvad, az olvadek forr6sba jon, vagy a g6zeioniz6l6dik stb. ) A mdsodrendii f6zisatalakul6sok, fdzis6tmenetek nagyonerdekes 6s szdmunkra fontos tulajdonsagok megielenes6vel, illetve eltiin6s6-vel kapcsolatosak. Ekkor, a h6mers6klet Curie-pont al6 csokkendsevel jelen-

nek meg a szab6lyos szerkezetek bizonyos szil6rd anyagokban. A mAsodren-dii 6tmenet analogiitjiratov6bbi atmeneteket lehetne definialni. Ha a Curie-h6mers6klet feletti 6llapotot, amikor az anyag m6g szil6rd, elsorendii 6lla-potnak nevezztik, akkor tudjuk, hogy ott azaryagmdrgneses vagy elektromosszempontb6l rendezetlen, dom6nek nem alakutnak ki 6s nincs ktilso elekt-romos vagy magneses ter a szdmunkra erdekes ferrom6gneses 6s ferroelekt-romos anyagok k6rii1. Ekkor az anyag statikus nyugalomban is van.

Az anyag m6sodik allapota (ami fontos sz6munkra) az, amikor ismetszil6rd, de a Curie-pont al6 keriiltink, es rendezett domenek alakulnak ki'Ekkor az anyag m6g mindig statikusan nyugalomban van, id6ben nem

189

TERTECHNOLOGIA

je11emz6 rd aviitozits. Krilso elektromos ter vagy mdgneses indukcio jelenikmeg a rendezettseg kovetkezmenyekent egycgy domdn t6rfogatdn kiviil.

A sz6munkra val6ban fontos es erdekes, tal6n harmadrendiinek is nevez-heto allapotban az anyag szil6rd marad, a domenek rendezettek. Az ujdon-s6g 6s az elt6res az, hogy vizsgdljuk a domenek csoportjainak egytittesmozghsitt, dinamikus viselkeddset. Ebben az esetben er6sen viiltozo, nagyintenzit6su ktils6 elektromos 6s m6gneses t6r hat az anyagra. A domenekkoherens, dinamikus mozgrissal v6laszolnak a krils6 gerjeszto terekre, periadikusan v6ltoznak.

Nezztik a 28.1c 6br6t, ahol egy ilyen dinamikusan mozgo domdnsereg6llapotteret prob6ltuk meg felrajzolni. Ebben az esetben, amikor a polaizir-cio, azaz a rend paramdter 6rt6ke id6ben allandoan viitozk, mdr drdekessz6munkra a rend parameter id6szerinti deriv6ltja is, amit Trtal jeloliink. A28.1c irbrbn ldtszik az el6bbiekben vizsg6lt ciklus. L6tjuk, hogy a hiszter6zisgdrbe, ami tulajdonkeppen egy attraktor, nem irja le pontosan a rendszerviselkedesdt, hiszen az energiakicsatol6s miatt a rendszer ,,lem6szik" a hisz-ter6zis gorbdrol, az attaktorr6l. A rend param6ter (apolaizirci6) periodikusvdltoztat6sa miatt val6sziniileg a telitdsi gorbdhez kozel itt is megltgyelhet6lenne a bifurk6ci6 jelensege. Termdszetesen a kicsatol6s m6rteke nagyonkicsi a m6r emlitett ok miatt. Tov5bbi kicsatoldst gittlo tenyezS, hogy a piezo-6s ferroelektromos kristalyok nagyon j6 szigetelok. igy jelent6s mennyis6gii6ram nem folyik 6t rajtuk, teh6t teljesitm6nyt nem lehet merhet6 mennyi-s6gben kivenni ilyen rendszerekb6l. A28.ld 6br6n ugyanezt a gorbdtrajzol-tuk fel, de egy miisik o1da1r6l n6me. A rendszer dinamikai viselked6s6talapvet6en befolyasol6 p (a polaiz6cio id6beli virltozdsa) 6rt6ke nagym6r-tdkben befolyasola a kicsatol6s m6rt6k6t. A kiils6 gerjesztes fiiggveny6bena rendszer vagy peri6dikus lesz 6s 6lland6an egy gorben fut vegig a rendszert1eir6 pont a f6zisterben, vagy pedig kv6ziperiodikus lesz attol fiiggoen, hogya rend param6ter ertekdben meddig megyiink el6s milyen gyorsan. Sajnosilyen rendszereken (a szerzo tudomdsa szerint) m6g nem vdgeztek bifurk6-ci6s m6r6seket 6s kis6rleti vizsgalatuk sem tortdnt meg, a piezokristalyokn6la k6osz jelenl6te kiserletileg meg nem igazolt.

Ha az eddig leirtakat nem ferroelektromos kristalyokra, hanem ferrom6g-neses anyagokra alkalmazzuk, akkor egyszerii anal6gia segits6g6vel egyolyan ferrom6gneses rendszerhez jutunk, ahol a kicsatol6s m6r gyakorlatilagis megval6sithato. A ferrom6gneses rendszerekn€l ugyanis az alapvetd


krilonbseg az, hogy a m6gnesesseg hordoz6i lenyegeben az atomok kiilsopdlydin keringci elektronok, ezert otljoval nagyobb gyorsul6sok 6rhet6k el.Az elektronok mozgdsa itt is korl6tozott, tehet egy-egy kristdlyr6csba vannakbezarva az atomok 6s nem a szabadon mozgo elektronokat gyorsitjuk. Er6sm6gneses tulajdonsdgai nemcsak ferrom6gneses, hanem az igynevezettferrim6gneses anyagoknak is vannak, melyek elektromosan szigetel6k . Ezeka rendszerek meg egy fokkal bonyolultabbak, mint a piezo- 6s ferroelektro-mos kristdlyok, hiszen iIt a polaiz6ci6nak megfelel6 analog mennyis6g, am6gnesezettseg, bonyolultabb m6don jon l6tre. Mindazondltal tobb6-kev6s-be durva anal6gi6k segitsegevel a piezo rendszerekndl megtanult dolgokatvihet5k a ferromdgneses rendszerekre is. A sz6munkra drdekes ferro- vagyferrim6gneses rendszerekndl is leteznek dom6nfalak, vagy Bloch falak, ittviszont az egyk mdgnesezettsegi iranybol a m6sikba val6 dtmenetet nemlinedris eltoldssal, hanem elcsavaroddssal erji.ik el. Az elfordul6 mdgnese-zettsdgi vektor nagysdga megmarad, csak ir6nya valtozik folyamatosan 180'otmig az egyik dom6n tartom6nyb6l a falon kereszttil a mdsikba 6riink. A kettartom6ny kozti 6tmenet a domenfal vagy Bloch-falaz, ahol a szdmunkraerdekes v6ltozasok lezajlanak, ahol az energiakicsatol6s megtortenik. Miga plazma es piezo rendszerekben transzl6ci6s gyorsitas 6s lassit6s tettelehet6ve a kicsatoldst, itt forgomozgdsniikovetkezhet be ugyanez a jelenseg,s b6r reszleteiben ez sokkal bonyolultabb jelenseg, alapvet6en itt is a gyor-sulds-lassulds ciklus segil az energiakicsatol6sban. Nezztik meg teh6t, hogyelvileg milyen rendszerekkel lehet az energiitt kicsatolni.

FERROMACNCSCS RENDSZEREK

Mint mdr emlitetttik, a ferrom6gneses renszereknel az elektronok kozveti-tesevel zajlanakle a m6gnesesjelens6gek, ezert nagyobb gyorsul6sok 6rhet6kel, kovetkezeskeppen nagyobb energiakicsatolds. Tov6bbi elonye ezeknek arendszereknek, hogy nagyon nagy mdgneses tdrerdssdgek iilrthatok elo, es agyors t6rer6ss6g vdltoz6s, fluxus v6ltoz6s nagy 6ramokat, fesztilts6geketinduk6lhat vezeto tekercsekben. Apiezo rendszerekben csak elektromos t6rsegitsegevel 6rhettiik volna el az egyebkent is kis mennyisegii kicsatoldst, 6sa gyakorlatban az elektromos terek 6rteke, energiastinislgekorltttozott az

191

192 TERTECHNOLOGIA

6trites jelensdge miatt. Ilyen gondok nem lepnek fel a magneses terekethasznalo rendszerekben.

Elvileg a kicsatol6s ferro- es ferrim6gneses anyagokkal is megtortenhet,azaz mirgneses tulajdons6gokat mutato Jdmekkel es keruimia anyagokkal is.A kicsatol6sban reszWevci anyagok elektromos vezet6k6pessege nem jdtszik

fontos, alapvet6 szerepet. Els6sorban a Bloch falak mozgdsa sor6n lezailojelensdgek 6s a m6gneses terek valtozdsa teszi lehet6v6 a kicsatoldst. A kisclrvenydram vesztesegek miatt mtiszak"llag azonban a kerdmia anyagok fon-tos elonyoket kindlhatnak.

Nezziik meg, hogy elvileg hogyan lehet vegrehajtani a kicsatolAst a leg-egyszeriibb rendszeren: ezt mutatja a 29.1a abra. A patk6 alaku permanensm6gnes kdzott egy lehet6leg keskeny hiszterezishurku l6gym6gnes has6bvan elhelyezve, e kore pedig egy gerjeszto tekercs. Azt vdrnank, hogy haaramot engediink a gerjeszto tekercsre €s a 29.1b 6br6n lathato modonlegerjesztjtik vagy felgerjesztjiik a tekercset, akkor a l6gym6gneses anyagbana domenfalak hirtelen mozgdrsba jonnek. Ugyanazl az esemenysort v6rjukel, amit m6r a ferroelektromos kristalyndl reszletesebben tanulmdnyoztunk,azaz a 29.1b i$rhn 16that6 iram vagy fesziiltseg lefut6sra sz6mitunk ugy,hogy nyereseg is ad6djon. Azt vdrn6nk, hogy az l-2-3 gorbe alatti teriiletkisebb lesz, mint a 3-4-5 gorbe alatti teriilet. (Ez egy kicsit pongyolan vanmegfogalmama, de a gorbe alatti teriilet tisztdn ohmikus ellen6ll6s esetdnardnyos a befektetett, illetve kinyert munk6val.)

Ez az effekttts azonban nem jon l6tre tdbb ok miatt sem. El6szor is egyl6grest kell nyitnunk a rendszeren, hogy maximalis mennyisegti teljesitm6nytvehesstink Li a szerkezetbol. A l6grds lete sztikseges ebben az esetben, apermanens megnest taftalmazo m6gneskorn6l. Ennek r6szleteit az I53ltartalmazza. (Kiilon felhivjuk a figyelmet az otI megtaldlhat6 2.8 itbrhra,ami a B6day Arphd iital rt dolgozatban is szerepel. Ott a kioblosdddsitdnyezb 6s a PH-o* jelentosege ds hatarai cimii reszben taldlhato meg a16gres jelent6s6ge, itt most nem foglalkozunk ezzel.) A sz6r6d6si vesztese-geket elvileg tovdbb csokkenthetn6nk, ha a 29lc 6bran alkalmazott elrende-zest 6llitan6nk ossze. Ez a rendszer tov6bb egyszeriisithet6, ahogy a 29ld6br6n l6tjuk, amely csak kdt permanens mdgnesbol es ket l6gym6gnesdarabbol 6ll megfelel6 legressel. Ha ezt a rendszert gerjesztjiik, akkor is az6llando mdgnes munkapontja mozogni foga29le 6brdn lathat6 modon agerjesztes e15tt es utdn.Ez mindenkeppen veszteseget okoz, mert a perma-


nens m6gnes hiszterezis gorb6je sokkal sz6lesebb, mint a l6gym6gnes6.Hi6ba tortdnik megaz energiakicsatolas a lagymdgneses anyagban a dom6n-falakban torten6 gyorsul6sok hat6sara, a permanens m6gnes munkapontj6-nak elmozdulAsa akkora vesztesegeket okoz, amely az egdsz rendszert vesz-tesegesse teszi.

AZ,,tiVCSAT" ELRENDEZESUgy kell teh6t feldpiteni a rendszert, hogy az dttanddmdgnes munkapontiane vdndoroljon, ne mozogtron es igy hiszterezis vesztes6ge ne legyen. Ez azalapkoncepci6ja sok olyan szerkezetnek, amely permanens mdgnest haszn6lenergiakicsatol6sra. A legegyszenibb, ezt a feltetelt kozelit6 elrendez6s a30la irbrdn latszik, amikor a kozepen levci permanens m6gnes fluxusdtlegalabb ket ir6nyba elvezetjtik es igy megvan annak lehet6sege, hogy ezena mdgnesen majdnem mindig ugyanaz a fluxus haladjon tfi, tehtfi munka-pontja ne nagyon mozogjon. (Ha a m6gnes reluktanciaja v6gtelen lenne,nem is lenne veszteseg.) Ugyanakkor megmarad az a lehet6seg, hogy al6gym6gneses anyagban, melynek keskeny a hiszterezise, a fluxus nagymer-tdkben 6s gyorsan valtozzon, igy a domenfalakban az energiaticsatol6smegtortenhessen. Az teh6t a feladat, hogy a fluxus pitlyitiirl ir6nltsuk, egyidopillanatban els6sorban a jobboldali vagy a baloldali hurokban haladjona mdgneses fluxus, id6ben dllandoan viitakozva. gy elerhetjtik azt idedtsesetben, hogy a permanens m6gnes fluxusa viitozatlan, de a kiils6 hurkok-ban idoben virltozika fluxus. igy a kicsatolds megval6sithat6. (Elvileg ugya-nezt a kapcsol6st el6rhetnenk ferroelektromos kristalyokn6l is megfelel6elektr6da elhelyezdsekkel, de - mint mdr emlitettiik - gyakorlati okokb6lnem erdemes ilyen krist6lyokban gondolkozni. )

A fluxus iranyitds6t a 30. 6br6n l6thato P jel'ii, primernek nevezett teker-csekkel, ,,szelepekkel" 6rhetjiik el. Ezek a tekercsek aktiv elemkent szerepel-nek es megfelel6 sorrendben 6s idoben gerjesztve 6ket elerhetjiik, hogy afluxus f6leg a jobboldali vagy f6leg a baloldali 6gban haladjon: ezekben az6gakban az S I es 52 jelii szekunder tekercsekben dram indukal6dik, mdg-hozzit tobb, mint amennyit a primer tekercsek gerjesztesdre forditunk,feltdve, hogy a rendszer megfeleloen van m6retezve es a primer tekercseketmegfe1e16 modon, megfe1el6 idolefutdsu fesztilts6ggel gerjesztjiik. A 30/b6br6n l6tszik az az eset, amikor foleg a baloldali 6gban fut a fluxus, mig a30 | c illlrin az, amlkor f6leg a jobbold ah tryban. Mindk6t esetben a szekunder

193

A ldgyvas, permanens mdgnes ,feszito", elorendezo ter6benB a gerjesdotekercsben az iram 6s feszults6g elvi lefutdsa az ido ftiggv6-ny6benC a szoroddsi vesztes6gek csokkent6s6nek elvi lehetos6ge: lAnc, mAg-neskor k6szit6seD jobb mdgneskor elrendez6s.Gyakorlati c6lra ez nem felel meg, mert a permanens mdgneseken keresz-tuldram lo fluxus vitltozi kE lemdrgnesezesi gorbe a munkaponttal dllando mdgnes eseten.

Ha a D) dbr6n ldthato elrendez6st vAlasztjuk, a gerjesztes valtoztatasaeset6n a munkapont az a-b hiszter6zis hurok ment6n mozog

Zg. ABRA: A FERROMAGNESES KICSATOLAS ELVI ELRENDEZESEI

NEMUNEARIS RENDSZEREK 1 9 5

tekercsekben iram induk6l6dik. Nagyon fontos, hogy a primer tekercsekethirtelen gerjessztk, azaz meredek felfut6su 6s meredek lefut6su fesztilts6gimpulzusok menjenek 6t rajtuk. Ez azert kell, hogy a fluxus v6ltoz6s nagylegyen, emiatt a domenfalakban nagy gyorsukisok l6phessenek fel 6s igy akicsatol6s maximAlis legyen. Sajnos ez az eryszerii elrendezds m6g mindignem j6 a gyakorlatban, hiszen a m6gnes reluktanciaja nem vdgtelen. Ezdrtmeg mindig el6g nagy fluxusv6ltozds (6s igy disszip6ci6) lep fel a m6gnesben.Az ,,ovcsatntil" a lfigyvasban csak egy helyen ilgazhat el a fluxus, ez6rt apermanens m6gnesben meg mindig jelent6s lesz a fluxus vitltozisa. Ezt aprob16m6t csak ugy lehet megoldani, ha bonyolultabb elrendez6st haszn6-lunk, ahol [\bf legaldbb k6t helyen] tryazhat el a fluxus a ldgyvasban. L6sdpeld6ul a kes6bbiekben leirt ,,kocka", Subieta, de-Rivas-f6le vary az itt nemismertetett Richardson-fele elrendezest (US patent 4,0077001,1978 Feb. 1).

Ha a szekunder tekercsekben nyert aram 6s fesziiltseg, azaz teljesitmdnynyereseget felhaszndlhatjuk 6s visszairdnyithatjuk a tekercsekbe, akkor pozi-tiv visszacsatol6st lehet megval6sitani. Ha a primer 6s szekunder tekercseketegy rezgokor reszeive tessztik, a?,kor az egesz rendszet - a szabtiyozottprimer 6s szekunder tekercsek rendszere - ket nemlinedris rezg6korr6 vdlik.(A nemlinearitds a ferrom6gneses hiszter6zis gorbe 6s a csatolt nemline6risrezg6korok miatt adodik.) Elerhet6, hogy rezonanci6ba keriiljon a kdt kor.Ilyen rezonanciina kell torekedntink az fizem sor6n. Di6h6jban tehifi ez am6gneses kicsatolo k6sziilekek alapelve, hangsulyozva, hogy nagyon fontosa vez6rl6s, a primer gerjeszt6 tekercsek, szelepek gerjesztds6nek, id6belialakjanak helyes meg:rirJasztitsa. Ett6l a pontt6l kezdve Ienneigazdn drdekesa rendszer miikod6senek te[ies megismer6se, azonban ez megjelenleg nempublikus.

A 30. 6bran l6tott ,,civcsat" alaku elrendezdsnek van m6g egy jelent6sprobl6m6ja. Normdl tizemmenetben a permanens mdgnes fluxus6nak tobb-sdge megy 6t a ktils6 keret egyik vagy m6sik 6g6n. Ebben az esetben viszontalapvet6 problema, hogy amikor alacsony a fluxus, akkor a ,,16gy" ferritben,vagy ,,Iitgy" ferrom6gneses anyagban rendezetlen a dom6nek szerkezete,mint ahogy az a 3lla 6br6n is l6tszik. A kiils6 tdrer6ss6g es fluxus megjele-n6s6vel ezek a dom6nfalak jobb6ra eltrinnek, majdnem egy nagy domdnn6vilik a teljes lagy ferrom6gneses anyag, mint ahogy azt a 3llb 6bran l6tjuk.Ekkor tehifi az dtmenet mindig az a itbritbol a b-be vagy forditva tdrtdnik,ami azert nem teljesen ide6lis, mert a rendezetlen 6s a rendezett illapot

' l l7ha

gerjesztes nelkuli allapot, a fluxus idGben iillando.

B Legyen a primer tekercsekben folyo,idoben vdltozo gerjesztes maximalis6rteke: Qg,max. Ekkor a bal oldali (left)dgban a fluxus

a1 : e/2 + Og,max + O. (f),

ahol O* (t) a kicsatolt fluxusmennyiseg

C A kovetkezo ciklusban megfordiguk agerjesztest, O- 6rteke fugg a gerjesztes6s a m6gnesezetts6g vdltozdrsanaksebessegetol: (D* = f(M(l(t)\)

q.Lqht

A permanens magnest (legressel) koz6pen helyezzuk el es a l6glvas keretetgerjesztjtlk. Ha a permanens mdgnes magneses ellendrlldsa (reluktanciiija)v6gtelen lenne, akkor a rendszer disszipiicios vesztes6ge nulla lenne.(Valojdban ez nincs igy, ez a rendszer is veszteseges, de jobb, mint a 29lD6bra szerinti elrendez6s.) A fenti Abr6k idedlis, vesztes6gmenfes esefbenmutatj6k a fluxusok viiltozdsdt.

go. AaRA: Ovcsnr nLn�O ELRENDEZES


(4 illetve b ttbra) kozott a domenfalak jelentos m6rtekben mozognak. Ezmindenkeppen disszip6ci6val jdr, ha az anyagban szennyez6d6sek vannak.Ezt vesztes6gk6nt kell elkonyvelniink, mert az anyagotmelegiti, amire nincssziiks6giink. Celszerfbb lenne teh6t olyan valtoz6st elerni, amiben a milg-nesezettsdg gyorsan vtitozlk ifi az egdsz rendszerben 6s egyszerre, teh6t a3llb itbrill:,ol a 3llc ihrithozjutunk anelkiil, hogy kozben a telies rendezet-lenseg dllapot6t kellene felvenni.

A fizikdban j6l ismerjtik, hogy a teljesen rendezetlen 6llapotb6l hogyanalakul ki a rendezett 6llapot. A kiilsci tdr rLnytba es6 m6gneses dom6nekelkezdenek gyarapodni, ndvekedni a m6s irdnyba be6llo dom6nek kfrtra,meghozzit ugy, hogy a m6gnesezettseg a 3l I d itbfinldthato m6don egy rovidszakaszon a dom6nfalon, vagy Bloch-falon beltil itfordul 180"-kal, mintahogy azt a 3lle 6bra mutatja. Mint emlitettiik, a dom6nfalak mozg6sa,gyorsul6sa hiszterdzis vesztes6ggel jdr egytitt. Ha azonban a mdgnesezettsdgrdnyi$ forditjuk el, az vesztesegmentes. Ezlrt celszer.(t arra torekedni, hogymin6l kevesebb domenfalunk v6ndoro[jon, ds minel nagyobb legyen azontartom6nyok tdmege, amelyben a m6gnesezettseg az egyik ir6nybol 6tfordula m6sikba. (Termeszetesen az 6tfordul6s alatt is ugyanugy gyorsulnak am6gneses jelenseget okozo elektronok, szoggyorsul6s lep fel, ugyanugy let-rejon a gyorsulds es onszervez6 lassulds jelens6ge, mtnt az eddig t6rgyaltrendszerekben, csak itt transzl6ci6s mozg6s helyett szogelfordulds tort6nik.)

A teljesen rendezetlen 6llapotbol a rendezett allapotba val6 dtmenetet aperkol6ci6 elmelet segitsdgdvel lehet szabatosan leirni (bsd [5a]). Ez azLizsgiija, hogy kritikus rendszerekndl hogyan kapcsolddnak egymAshoz azesem6nyek, milyen terbeli eloszldsok alakulnak ki. Mas a jelensdg dinami-ki$a a szubkritikus rendszerekndl, amikor a kiils6 gerjesztes ir6ny6ban levridom6nek 6ppen novekedni kezdenek, vagy amikor ezek a novekvcj rend-szerek 6ppen elerik egym6st, 6s megint m6s, amikor szuperkritikussd v61ik,mintegy domin6szeriien vagy lavinaszeriien hirtelen osszefiigg6 tartom6nyo-kat alkotnak 6s kezd a rendszer a telites allapotibajutni. (Hasonl6 dinamikairja le p61d6u1 az erdotizek esetdt is.) Ezekben a perkol6ci6s rendszerekben- a noveked6, gyarapod6 domenek is ide tartoznak - arra kellene toreked-ntiLnk, hogy a dom6nfalakban a gyorsulds 6rt6ke maxim6lis legyen, csakrendezett 6llapotok kozti ir6nyvdlt6s tortdnjen, ne legyen nagym6rtdkri arendezetlen dllapot a ligymdgneses anyag tlrfogatithoz k6pest, inkdbb csaka k6t v6g6llapot kozti oszcilldcio forduljon e16. A c6l v6gtilis az, hogy a m6r

A Lagyvas dom6nszerkezete ktils6 gerjeszt6s nelkul. (A korok felfele, apontok lefel6 mutato m6gneses irdnyokat jelolnek.)

B Ktilso gerjeszt6s eset6n - ha a telites kozel6ben vagyunk - majdnemteljesen a gerjesztes irdnydba iillnak be a mdgnesezettsegi irdnyok. Atelft6s kornyeken mdr nem erdemes r.izemeltetni a rendszert, mert amarad6k domenekben levo atomok mdgnesezetts6ge nehezen dll be.

C Ha gyorsan meg tudjuk forditani a kulso gerjesdo teret, 6s a lirgyvash iszter6zise el hanyagol hato, akkor a mdg nesezettseg dtford u l.

D Ket, ellentetes irdnyi miignesezetts6ggel rendelkezo dom6n koztiBloch-falban a mdgnesezettsegi vektor irdnyiinak vdltozdsa. Lathato avektor ,psavaroddsa".

E A miignesezetts6g irdrny6nak vdltozrisa a z tengely felol n6zve.

31. ABRA


kor6bban defini6lt ,,harmadrendii" filzisifimenet tortenjen meg, tehat egyikkozelitoleg rendezett 6llapotb6l a m6sik rendezett kozelit6leg allapotbamenjen 6t a teljes t€rfogat.

A dom6nfalak, ahol megtort6nik az ifimenet az egytk m6gnesez6si ir6ny-bol a m6sikba, ferrom6gneses anyagokban nagyon vdkonyak, koriilbeliil Imilliomod centimdter a vastags6guk. Tekintve, hogy kozben elcsavarodik amdgnesezettseg ir6ny, ez egyfajta fesziiltseget jelent a rendszerben. Ennekenergiatartalma is van, n6gyzetcentimeterenk6nt kortilbeliil I erg, tehat nemjelentos mennyis6g. A domdnfalak mozgdsuk kozben ugy viselkednek, mint-ha Winreszecskek lennenek, teh6t mintha tomegiik, tehetelens6gtik lenne.Mozgassukkal, dinamik6jukkal viszonylag kev6s irodalom foglalkozik 6tfo-goan. Ezek kdztil erdemes megemliteni O'Dell munk6jdt [55]. Sajnos ezsem hasznirlhat6 kozvetlenriLl celjainkra, mert nagy t€rer6ss€gekre, nemline-6ris esetekre nincs kidolgozva elmelet es a szfmunkra fontos anyagokraekvdgzett meresek sincsenek. A kis intenzit6su terekndlvegzett merdsek aztmutatjak, hogy az anyagvastags6g hat6s6ra a dom6nfalak sebessege csokken,mig a ktils6 t€rer6sseg, gerjesztes noveli a domenek falinak sebessdgdt.Ujabb kutatdsok szerint [56] a domdnfalak r ezonanciirbajdhetnek, ez azon-ban csak igen nagy gerjeszt6 frekvenci6k esetdn jelentkezik. (Ez az eset aferritekn6l erdekes.)

Ndzztik meg most, hogy milyen konstrukci6val lehetne megval6sitani ateljes irdnyvirltitst, azt, hogy rninim6lis mennyis6gu rendezetlen dom6n kelet-kezzen. Ez a gondolkod6s m6r tulmutat a szok6sos fluxusv6ltoz6son alapul6m6rnoki gyakorlaton. Itt ugyanis nagyon fontos, hogy atomi szinten, adom6nek szintjdn (mezoszinten) mi tort6nik. A m6gneses energiakicsatolokdsztil6kek miikod6se nem 6rthet6 meg a mezoszinten val6 gondolkodisnelkiil. A konstrukt6roknek oda kell figyetni arra, hogy mi tort6nik itt,milyen gyorsul6sok lephetnek fel. Viszonylag egyszerii geometri6val megva-losithat6, hogy egy l6gyvasban teljesen megforduljon a flrxus 6s igy ne csakesetleg 90'os, hanem l80"os szogtartom6nyban mozogjon a miignesezett-s6g vektora. A 32. itbrin 16that6 az a megold6s, amit ismertetni fogunk.

TERTECHNOLOGIA

A,,KOCKA" ALAKU KTCSATOLO SZenXeZerEl6re kell bocs6tani, hogy a,,kocka" elrendezesnek csak akkor van igazdn6rte1me, hogyha kihasznafuk a benne rejl6 lehet6s6geket, tehat a teljesfluxusfordit6st. Ezt azonban csak nagyon nagy frekvenci6kndl lehet igazinkihaszn6tni, ezert ez az ekendez'ls els6sorban l6gferrites anyagokn6l leheterdekes. A szok6sos transzform6tor vasakn6l vagy ,,hiperszil" anyagokn6l,azaz 500 Hz-ig nem 6rdemes ezt a konfigurAci6t haszn6tni. Fontos azt ishangsulyozni, hogy nem csak a geometriai alaknak, hanem az elektronikaikapcsoldsoknak, ajelalakoknak, avisszacsatol6snak, az anyagmegv6laszt6s-nak es a meretezesnek is fontos a szerepe. Mindig az a l6nyeg, hogy akicsatol6st maxim6lis hat6konysdggal vdgezzik el, azaz min6l nagyobblegyen a gyorsul6s es lassul6s kozti elteres a m6gnesezettsegi vektor szogy-gyorsul6s6n6l, 6s a disszipdci6 minel kisebb legyen. A kocka elrendezesndlm6r ket helyen is el6gazhat a fluxus a l6gyvasban, igy a permanens m6gnes-ben a fluktu6cio (es emiatt a disszip6ci6) kisebb lesz, mint az ,,6vcsatn6l".Mds elrendezdssel mdg tov6bb lehet csokkenteni a permanens mdgnesen6thalad6 fluktu6l6 fluxust.

A 32la 6brdn l6tjuk a konfigur6ciot nyugalmi helyzetben, amikor a zaroprimer tekercseket es a kicsatol6 S-sel jelolt szekunder tekercseket nemhaszndljuk, azaz nem folyik rajtuk 6ram. Ket fiigg6leges elen ellentetespolaizitcioval celszerri elhelyezni a permanens m6gneseket es a m6sik k6telben a kicsatolo szekunder tekercseket, S I 6s S2-t. Alapallapotban $ fluxusaramlik a permanens mdgnesekben, vagyis egy€gy 6gban csak {/2, mivelket egyenlo rdszre oszlik a fluxus a m6gnes polusaindl. Ebben az alapiilTa-potban az Sl 6s 52 tekercsekben 1ev6 l6gym6gneses anyagban az eredofluxus erteke nulla. Hangsulyozni kell, hogy mdsk€nt is meg lehet v6lasztania fluxus paramdtereit, elvileg lehet e1t6ro fluxusokat haszndlni a permanensmagneseknel, a lenyeg azonbanezzelaz egyszeni p6ld6val 6rzekeltethet6 alegiobban. Nagyon fontos meretez6si elv, hogy nem szabad a telftds kozeldbevinni a l6gy ferro (vagy ferri-)mdgneses anyagokat az€rt,hogy ha megtort6-nlk az energiakicsatolils, az igy keletkezett fluxus tobbletet el lehessenvezelni.Ismet hangsulyozni kell, hogy a primer gerjeszt6 tekercsek haszn6-latixal, gerjesztds6vel, a fluxus utj6nak ir6nyitgat6sdval 6nmag6ban nemtudunk energi6t kicsatolni, azktfejezetten a gyors fluxusvaltozdsok kovet-kezmenyek6nt 611 e16. Ezert tehffi, ha peld6ul 50 Hz-es harmonikus fesziilt-s6g hull6mokat haszn6lunk, akkor csak egy furcsa 6s rossz hat6sfoku transz-

Ennel a topologidnal mAr k6t eltryazA-si hely van a ldgyvasban, ezert azdllandomagnesen iithalado fluxusfluktuiicioja kisebb.

A FluxuseloszlAs gerjesztes nelkril.Az Sr, Sz szekunder tekercsekennem halad dt fluxus.

B Fluxus'dram az elso utemben. Haaz ibrAn felttintetett iranyban ger-jesztjrlk a fluxusokat, a permanensmdgnesen nem halad 6t a gerjesz-t6sbol adodo {luxustobblet 6s igynem lesz disszipacio.

C Fluxusaram a mdsodik ritemben.D Egymils melletti primer tekercsek

6ram6nak idobeli lefutdsa.

Qx, ̂u

32lI. ABRA: A KOCKA ALAKU ELRENDEZES

TERTECHNOLOGIA

form6tort kapunk, energiakicsatol6s nem val6sulhat meg. Dont6en befoly6-sofja a rendszer viselkedeset, az energia kinyeres m6rtdket az, hogy milyenmeredeksegu fluxushullamokat tudunk e16rni, azaz milyen a gerjesztesekid6beli lefutdsa. Ez itll, az egym6s utdni kapcsoldsok sorrendjdnek megv6-lasztds6ra is. Technikailag sokfele geometria es tdbbfele tekercseles is meg-va16sithat6, melyek nem egyen6rtekriek egym6ssal. A 32lb 6br6n ldtszik amiikodes sor6n el66ll6 egyik kapcsol6si mod. Ebben megfelelo gerjesztdssel,azaz a P3 6s P4, valamint a veliik szemben lev6 P5 es P6 primer gerjeszt6tekercsekkel ,,lezfujuk" a fluxus6raml6s utj6t, mig a fluxus a m6sik iranybantov6bb haladhat. Az Sl es 52 szekunder tekercsekben a fluxus athalad,S l-ben lefeld, S2-ben felfel6. Term6szetesen a primer tekercseket megfelel6modon sorba vagy p6rhuzamosan lehet kapcsolni, azaz eryszerre lehetmiikodtetni. Ezen az 6brdn $*-gal jeloljtik azt a fluxus tobbletet, ami azenergiakicsatolAs kdvetkezm6nyekdnt keletkezik. Ennek is 6t kell haladniaa permanens - feszito - mdgneseken. A mdretezesn6l a konstruktor egyikalapvet6 feladata az, hogy rigy id6zitse ezeket a fluxusokat, hogy a perma-nens m6gnesben id6ben illando 6rteket drjenek el, ktilonben a liiktetes miatta lem6gnesez6si gorb6n v6ndorolni fog a munkapont, azaz disszipitciosveszteseg l6p fel. Ezt az egyenletes terhelest csak nagy frekvencidn lehetbiztositani, vagy esetleg ennel bonyolultabb ,,sok karu" geometriai elrende-zessel.

A 32lc 6brdn l6tszik a fluxus araml6sok elleniiteme, amikor szimmetri-kusan felcserel6dnek a fluxus p6ly6k. Most az S 1 es 52 szekunder teker-csekben [\bf megv6ltozk a fluxus iranyal. Ez volt eredetileg a celunk. A32ld ihrin l6tszik a primer tekercsekben folyo ellenritemii gerjeszt6firamlefut6sa az optimdts esetben. Ekkor az egyrkds mdsik ritem 6ltal felhasznaltgerjeszt6si 6ram egymitst kiegdsziti, igy elerhet6 - persze csak ide6lis eset-ben, nagyon nagy frekvenciAn -, hogy mindig azonos fluxus haladjon 6t apermanens m6gneseken hiszterdzis veszteseg nelkiil. A szok6sos konstruk-ci6s anyagokat alkaknazva (peld6ul transzformdtorvas) ezt nem drhetjiik el,csak akkor, ha nagyon sz6les ndgyszog impulzusokat haszn6lunk. Ezekviszont rendkiviil energia ig6nyesek lenn6nek, mert sokkal szelesebb lenneegy€gy impulzus 6s az impulzus alatt disszipdlt energia egy-egy primertekercsen, mint amennyi nyeresdget el tudndnk 6rni egycgy ciklus alatt.Val6jdban arra kell tdrekedniink, hogy minel meredekebb legyen az iddbelilefut6s. Dirac A-szerii impulzusokat kellene el6rni. A szok6sos konstrukci6s

Egy mdsik kocka alak0 elrendez6s. ltt is k6tszer dgazik el a lAgyvas. Aprimer 6s szekunder tekercsek felcser6lhetok egyes gerjesztesi sorren-dekn6l. A l6gr6s nincs feltuntetve.A Hans-Coler-f6le elrendezes valoszinLi alakja. (Leirdsdt ldsd a nemszabadalmaztatott taldlmdnyok kozott.) A primer- es a szekunderkoroketcsak egy oldalon rajzoltuk meg, de ezek hArom oldalra helyezhetok fel,ahol nincs mdgnes. A l6gr6s nincs feltuntetue. A primer 6s szekundertekercsek egym6ssal felcser6lhetok. A gerjeszt6sek a kocka 6s az ovcsalmintajdra tort6nhetnek. A tekercsek egymdson is lehetnek.

32lll. ABM: KOLONBOZO GEOMETRIAI ELRENDEZESEK

TERTECHNOLOGIA

anyagokn6l azonban nagy sziinetek maradndnak az egyes impulzusokkozott, amikor vissza6ll a l6gym6gneses anyagokban a domen struktura. A32ld itbritbol is l6tszik, hogy ez a konstrukcio csak tobb kHz vagy MHzeset6n lehet gazdasAgos. Ebben az esetben azonban m6r l6gyferriteket,garnet anyagokat kell haszn6tni ahhoz, hogy orvdnydram vesztesegek nel6pjenek fel. Ezert a konstrukt6r feladata nemcsak a megfelelo kapcsoldsielektronika megtervezese, hanem az is, hogy ehhez a megfelel6 anyagotkiv6lassza. Kiilon konstrukcios probl6ma, hogy a primerkori tekercseketminimdlis 6nindukcioval val6sitsuk meg, mefi ez teszi lehet6vd a gyorsimpulzus lefut6sokat a gerjeszt6 primerkori tekercsekben. Valoj6ban ezek-nek a tekercseknek a megfelel6 geometriai alakja, meretezese es a geometriaiimpulzusok m6retez6se, id6zit6se jelenti azt a tud6st, amivel hatdkony ener-giakicsatol6 k6sziil6keket lehet kdsziteni.

Az ut6bbi gondolatb6l l6tszik, hogy nem sztks6gszeriien azonos teker-cseket haszn6lunk a primer- 6s a szekunderkdrben. Mig a primerkdi ,,ziro"tekercseket, szelepeket vez6retni kell, addig a szekunder oldali tekercseketnem. L6tszik, hogy a primerkdri 6s szekunderkori elektronika kiilonbozolesz. Ezdrt v6rhato, hogy ha a primerkori vezerlest rezg6kone alakitjuk,annak m6s lesz az lmezgesszdma, mint annak a rezg6kornek, amely aszekunderk6ri kicsatolo tekercseket tartalmazza. A primerkorokbe energi6tkell befektetni, a szekunderkorokb6l pedig kinyerjtik az energiirt. Ezerthagytuk meg a transzformirtorokn6l szokdsos primer 6s szekunder kifejez6-seket. Ebben az esetben azonban az energia nyereseg €rdekel minket. Azeredetileg befektetett energidt, amit mint transzformdtor a szekunder olda-lon visszakapunk, visszavihetjiik a primer oldalra. Ezzelgyakorlatilag pozitivvisszacsatoldst lehet megval6sitani, m1ghozzir ugy, hogy maxim6lis ampli-tud6kat kapjunk mind a primer, mind a szekunder oldalon. igy a kicsatoldshat6konys6ga a gyors fluxusvdltoz6sok miatt megnShet. A maximdlis 6rames fesziiltsdg amplitudokat rezonanciitba hangol6ssal 6rhetjiik el. (Ez az azalapvet6 m6dszer, amire m6r Tesla 6s Moray is nyomat6kosan felhita afigyelmet.) L6tjuk teh6t, hogy az energiakivetelhez be is kell fektetni ener-gi6t, s csak a hasznot vezetjiik el. Ez6rt nem orokmozgo az ilyen szerkezet.


MAGNESES KIcsAToI.ox iizrml TUHJDoT{sAGAIAz eddigiekbSl min ldthattuk, hogy nemlinedris rezg6sek jelennek meg aszdmunkra drdekes kicsatol6 rendszerekben mind a plazma, mind a ferro-m6gneses elemeket felhaszn6l6 kesziilekekben. (A visszacsatolt rend-szerekben gerjedo rezgesekrol 6ltal6nos 6ttekintest ad azl57l irodalom.)

Mig egy dltalunk m6r jol ismert ,,kozdnseges", dllando parameterekkelrendelkezo transzform6tor minden frekvencidn miikodik, ha a vesztes6gek-t6l el tudunk tekinteni, addig a kicsatol6 keszi.ilekekr6l ez nem mondhatoel. Atabnos jellemz6jiik, hogy parametereik vdltoznak 6s a kicsatolt $*fluxus fiigg az idotol, a bemenri jelalakt6l, az amplitud6ktol, az indukci6t6lstb. Mig a szokdsos fluxuskapcsolt transzform6torn6l sz6les param6tersk6-lan miikodik a keszi.ilek - ahogy ez a linearis elveken alapul6 kesziilekekndlelvarhat6 -, addig a kicsatol6 szerkezetek csak szrik parameter tartomdnyok-ban. Csak akkor, ha megfelel6en m6retezik geometri6j6t, mdgneses fluxusait,anyagalt 6s az elektronika viselkedeset. Ha valaki csak ugy tal6lomra v6laszt-ja meg ezeket a parametereket, nagy val6sziniis6ggel nem lesz szerencs6je,a k6sziil6k egyiiltalfln nem fog mrikodni. Eztaltn az egyik"oka annak, hogykevesen jottek ra tiszt6n vdletleniil a kicsatol6s lehet6s6gere. Ha valaki eszreis vett egy ilyet, nem biztos, hogy amikor meg akarta ismetelni, sikeriiltmegtal6lnia ugyanazokat a rendszer param6tereket, melyek eloideztdk akicsatol6s jelenseg6t. Ez a nemline6ris rendszerek jellemzoje, alapvet6enneheziti a kicsatol6 k6sztil6kek m[ikodesenek 1eir6s6t, megert6set, reprodu-kal6sat.

A v61toz6 parameterti, nemlinedris elemeket tartalmazo rendszereketp a r a m e t r i ku s re n ds z e re knek szok6s nevezni. Tulaj donk6p pen az iizemeltet6sszempontjdbol parametrikus teljesitmeny erosit6nek kelTene az osszes kicsa-tolo kdsztileket nevezni. A parametrikus eszkozok fi5leg a r6diofrekvencidstartom6nyban er6sit6k6nt haszndlatosak, de az ut6bbi evekben tef esitm6nytranszformdtorkent is. (L6sd az [58]-[60] irodalom.)

Parametrikus transzform6torokat pelddul az€rt hasznitlnak, mert tulfe-sztilts6g 6s trilterhelds v6delmet, frekvencia stabilit6st, a bemenet es kimenetkozdtt 90"-os fdziselterdst ad es frekvencia sokszorozasra is felhaszn6lhat6an6lkiil, hogy b6rmilyen bonyolult elektronikus kort alkalmaznfink. Para-metrikus transzform6toron 61tal6ban olyan rendszert ertiink, ahol a primer-kor 6s szekunderkor frekvenci6ja elter. A szekunderkori frekvencia iitali$andupl6ja a primerkorinek. Termdszetesen elvileg m6s lehet6segek is nyilnak,

TERTECHNOLOG|/C

de ez a legelterjedtebb megval6sit6si forma. Az energiakicsatol6 rendszerekazonban nem tekinthet6k teliesen parametrikus transzform6tornak, telj esenegyedi rendszerk6nt kell kezelni 6ket. Rokon vonds az, hogy a kicsatol6kparameterei is v6ltoznak az id5 fiiggvenyeben. Az alacsony frekvenci6skicsatol6k alapvet6 probl6m6ja, hogy a bemen6 jelfiiggvdny semmikeppensem harmonikus alaku. Csak tobb MHz-es, nagyfrekvenci6s kicsatolokndllehetne a parametrikus transzform6torokndl kifejlesztett matematikai, fizi-kai appar6tust hasznflni kisebb-nagyobb dtalakit6sokkal. Hogy mdgis egykis bepillant6st nyerjiink a parametrikus rendszerek viselkedesebe, az [58]alapjan drdemes nehdny dolgot megemliteni.

Amennyiben elhanyagolhato egy rendszer bels6energia vesztesege esnincs ktils6 gerjeszt6 er6, akkor egy rezgS rendszer viselkeddset kis ampli-tud6kn6l (1ine6ris kozelitessel) a harmonikus mozg6sra j ellemz6 differenci-6legyenlettel adhatjuk meg a (88) osszefiigges szerint:

#. ot"'x: 0, x(t) : Asin ar./ ( 8 8 )

Ennek megold6sa is l6thato a (88) osszefiigg6sben, ami egy szinuszosftiggv6ny. A rendszer adott frekven ciilal rezeg, legyen az akdr mechanikus,akiir elektronikus stb. Ez termdszetesen a legegyszenibb eset, amikor arendszer A amplitudoval indul 6s a kezdeti fazisszog 6rt6ke nulla. A rezg6salo korfrekvenciirjitt a rendszer energiatdrolo paramdtereihatirozzitk meg,elektromos korok esetdn p6ld6ul az l, induktivitds es a C kapacit6s, mecha-nikus rendszereknel pedig a rendszer m |omege 6s a k rug66lland6. A (88)egyenletben megadott coo2 mindig ket ilyen paramdter fiiggv6nye. A (89)dsszefiigg6s ezt adja meg elektromos es mechanikus rendszerek eset6n:

(8e)

Az rol,oz bdrmely linedris rendszerre alland6 drteket vesz fel. Mivel a teljesenergia nem valtozik , a rezg1s elvileg a vdgtelens6gig folytatodhat csillapitdshiany6ban a kezdeti,4 amplitud6val. Elektromos esetben az energia elekt-romiigneses vagy elektrosztatikus form6ban taliihato meg, mechanikusrezgS rendszern6l pedig vagy potenciAlis, vagy kinetikus energia alakj6ban.

, l . kt J ) . : - ' ; - F ; u . : -

L L M


Az ao az a frekvencia, amivel a magara hagyott rendszer rezeg 6s amivelrezonanci6ba lehet hozni. Termeszetesen akkor is fellephet a rezonancia,ha csillapitds van a rendszerben, azaz az elektromos 6ramkorbe egy Re1len61l6s, a mechanikus 6ramkorbe pedig egy sebessdgfiiggo csillapitdskeriil. Ha a rendszert kivtih6l egy bizonyos frekvenciAval gerjesztik, akkorfelveszi a gerjesztri frekvencia erteket, bdr a rezgds amplitud6ja fiiggeni foga gerjesztes frekvenci6j6t6l.

Az energiakicsatol6s eseteben kozvetve energi6t juttatunk a rezg6 rend-szerbe. A kicsatolt energia peri6dikusan itt az energiat6rol6 elemekbe.Ert€ke tobb parametertol is ftigg, mint mdr az el6z6ekben emlitettiik, defSleg az amplitudot6l es a fluxusvilltozits id6beli derivaltjdtol. Ezt neveztiikparametrikus gerjesztesnek. Ebben az esetben {Do2 nem marad 6l1and6,hiszen v6ltoztatjuk - elektromos esetben - a rendszer induktivitds6t. Azinduktivit6s nem a tekercsek menetsz6m6nak megv6ltoztatasa miatt v6ltozik, hanem a kicsatolt m6gneses fluxus miatt. (igy a {* fluxusnyeresdghezhozzirendelhetiink egy l6tszolagos induktivitds v6ltoz6st is.) A technikdbanma hasznalt parametrikusan gerjesztett rendszerekn6liiltali$an a kapacitdstszokt6k vitltoztatni valamilyen nemline6ris m6don. Ha v6ltozik az energia-tArol6 tagok tdrol6 kdpess6ge, akkor a (88) differencidlegyenletben lev<im6sodik tag is vdltozik. Ezt ttgy vesszrik figyelembe, hogy altal6nos esetbenegy harmonikus fiiggveny szerint v6ltoztatjuk roo2 erteket a (90) (Mathieu)differencidlegyenlet szerint:

5i * rr(l + Kcos cor)x = o (e0)

Ismdtelten hangsulyozni kell, hogy az 6)o2 harmonikus v6ltoztat6sa a miesettinkben csak nagyon nagy frekvenci6k eseteben kepzelheto el, alacsonyfrekvenci6s, nehiny sz6z Hz kortili kicsatol6 k6sziilekekn6l nem harmonikusfiiggveny szerint v6ltozik a kicsatol6s m6rt6ke es ezzel az energiatinol6 tagokerteke. (A (90) egyenletet Mathieu egyenletnek nevezziik, amely nagyonsokfele fizlkai probl6m6ban elofordul.) Az rui,o2 ertekenek harmonikus v6l-toztatina miatt, a rendszer elveszti linearit6s6t, specidlis nemline6ris egyen-lett6 alakul. 86r a Mathieu egyenlet bizonyos form6i megoldhat6k, nincsteljesen 6ltal6nosan akaknazhat6 analitikus megold6sa, sok esetben neh6zmegoldani. Az alkalmazdsok nagy rdsze - mint m6r emlitettiik - arra az

TERTECHNOLOGIA

esetre koncentrdl6dik, amikor a rendszer korfrekvenci6ja koriilbeliil azonrezg6sszdm k6tszerese, azaz a x2rcro.

A Mathieu egyenletet iitalitban a (91) egyenlettel szoktdk megadni:

ahol a es q az adott rendszert6l fiigg6 param6terek, z pedig a rendszerfrekvenciajdnak 6s az idonek a szorzata. Ennek a rendszernek vannak stabil6s instabil gerjed6 megoldasai is, b6r gyakorlati esetekben az instabil meg-old6sok nem gerjednek a v6gtelens6gig, hiszen mindig van valamilyen be6-pitett csillapit6s. Matematikailag a parametrikus gerjesztes az instabil meg-olddsok kovetkezmdnye. Ezeket az instabil, gerjed6 megold6sokat, paramd-ter tartomdnyokat szokt6k a technik6ban kihaszn6lni. A matematikusokelkeszitett6k azokat a stabilit6si t6rk6peket, melyeken l6tszik, hogy az a 6sq paramdterck ftrggveny6ben hol tal6lunk stabil es hol instabil megold6sokat.Ez a meretezeshez jelent6s segits6get nyujthat. A kicsatol6 szerkezeteketelvileg az instabil r6szekre kellene m6retezni, mert azokban a parametertartom6nyokban v6rhato, hogy az amplitud6 egyre novekszik. A stabilr6szekre m6retezett tartom6nyokban a kimen6 amplitud6 erteke kisebb lesz,mint a bemeno, ezert nem fog bekovetkezni a kicsatolfs, csak egy rosszhatdsfoku transzform6torhoz jutunk. Az instabil regiokban az x amplitud6a (92) osszefiigg6s szerint novekszik:

#. @ - 2q cos 2z)x: O; z - 0)t,

r= r.e, 'sin(, - o); , =In sin2o

(e l )

(e2)

ahol xo a kezdeti paramdterektol firgg, a kezdeti amplitudo 6rtek6t adja meg.Ez sziikseges ahhoz, hogy a rendszer gerjedni kezdjen. A o fazisszog 6rtdkebefoly6solja a p exponens 6rtekdt. A p ert6k6nek grafikus rneghatdrozirsitta megadott irodalomban megtal6ljuk. (Fusztdn az erdekesseg kedveert meg-jegyezzik, hogy a magyar Neumann J6nos is foglalkozott ilyen parametrikusdramkorokkel, 6s szabadalmat is kapott egy ilyen talitkninyina 1957-ben azEgyesiiLlt Alamokban. A szabadalom sz6ma 2,815,488.)

(M6s hasonl6 parametrikus eszkozok is ldteznek. Ilyenek pdIdilI az6l1and6 fesziiltseg biztosit6s6ra keszitett ferrorezon6ns, vagy nemline6ris


rezonancidn alapulo kesziilekek. ) A parametrikus transzformdtorok iitalirban egy elektromosanviitoztathato induktivit6sb6l 6llnak, melyet egy kapa-cit6ssal p6rhuzamosan kotnek, hogy parametrikus rezglkorhoz jussanak.Amikor az induktancia egy 6tlagert6k koriil v6ltozik, az elektromos rezgokorcoo rezon6ns frekvenci6j6nak ketszeresdn, akkor lep fel a parametrikus rezo-nancia es oner6sito oszcill6ciok keletkeznek az aramkorben, melyek ener-gi6ja abbol a forrasbol jon, amely ezt az induktivitds vdltozdst okozza. A miesetiinkbne is ez a lenyeg, hiszen az induktivit6s vdltozast a nullponti spekt-rumbol kozvetetten kicsatolt mdgneses fluxus okozza. igy a parametrikustranszform6tor egy statikus es passziv elektromos teljesitmeny6talakit6 esz-koz is. Alapvetoen ket nemline6risan es mdgnesesen kapcsolt induktivitasbol6ll. Koztiik a kapcsolatot a (93) egyenletrendszer adja meg:

d . . , . . .e , : T L L t \ t t , t 2 ) t t l

" , : * l L , ( i b i , )

. i , ) (e3)

Az osszefiiggesb6l latszik, hogy az L1 es L2 induktivit6s erteke fiigg arendszeren 6thalado iramtol, ez mutatja a rendszer nemlinearitds6t. Afiiggds modja minden egyes rendszernek a saj6toss6ga, nem lehet rh iital6-nos formulAt megadni. Az Iq induktivit6s €s i2, valamtnt L2 6s \ kapcsolataa ketfele tekercseles kozti kapcsolatot meghathrozza. Egyszerre lephet felparametrikus es kozos fluxus kapcsolat is egy adott mdgneses rendszertekercsei kozott. A gyakorlatb an alkalmazott parametrikus transzform6to-rokn6l azonban arra torekszenek, hogy a koz6s fluxus kapcsolat minim6lislegyen es igy elkeriilhess6k a tulfeszi.iltseget, vagy tuldramot. A mi eseti.ink-ben azonban ez nem jelent problem6t, sot nektink kifejezetten kell a kozosfluxus. Egyszerre letezhet mindket tipusu kapcsolat, azaz a fluxus es avitltozo induktivitds is a tobblet energia miatt. Ahhoz persze, hogy ketinduktivitas kozott ilyen parametrikus kapcsolat legyen, mindenkdppen nem'linetiris kozeg jelenlete sziiks6ges. Nehany egyszerii esetben az irodalombanmegtal6lhato a parametrikus 6s ferrorezondns transzform6torok viselkede-senek leir6sa. A megfelel6 differencialegyenleteket is megadjak, b6r ezeknekiitalill:lan nincs analitikus megoldasuk. A rendszer viselked6sdnek jellegetgrafikus szerkesztesi eljdr6sokkal, vagy numerikus m6dszerekkel lehet meg-

210 TERTECHNOLOGIA

adni. Val6s esetekben, amikor a disszip6ciot is frgyelembe kell venni, tobb-kevesebb pontoss6ggal ki lehet sz6molni, hogy mekkora amplitud6 varhat6a rezg6 rendszerben.

M6g egy fontos elteres jelentkezhet a kicsatolo es parametrikus transz-formatorok kozott, megpedig az, hogy a kicsatolo szerkezeteknel altal6bannem toreksztink arra, hogy a rendszer egyes rdszeit telitesbe vigytik, aparametrikus transzformdtoroknal viszont a fesztiltseg vedelem miatt teli-tesbe kell vinni a ferromd.gneses elemeket. A parametrikus transzform6toroktartaknazhatnak permanens mAgneseket, legreseket, azonban ezeknek ahat6sfoka altal6ban alacsony. Elmondhatjuk, hogy a parametrikus rend-szerek irodalmat erdemes tanulm6nyozni, mert a kicsatolo szerkezetek isilyen alapelveken mrikodnek, mind a ferrom6gneses, mind a plazma rend-szerek. A parametrikus er6sites esete ugyanis plazma rendszereknel is fell6p,ott is a Mathieu tipusu differenci6legyenleteket lehet felhaszndlni a rendszerviselked6senek tanulm6nyozitsina (16sd [51] irodalom, 90. oldal).

A parametrikusan gerjesztett 6s rezoniitatotl rendszerek segitseget nyrijt-hatnak a kes6bbiekben, hogy megismerjiik a kicsatolo rendszerek viselke-d6s6t es m6retezeset. Mivel61tal6nos, analitikus megolddst nem tudunk adni,nezzik meg, hogy milyen kvalitativ megfontol6sokra juthatunk a nemline6-ris csatolt rezgo rendszerek tanulm inyozttsibol.

xtinlerEpEzEsEK Es cslrorr REzcEsEKAz el6z6 reszben 16ttuk, hogy a rendszernek meg a differencidlegyenletetsem tudjuk felirni. Ilyenkor az ateendo, hogy keresni kell egy mdsik, hasonldnemline6ris rendszert ds annak viselkedes6t kell vizsgdlni. Az altal6nosanjellemzo tulajdons6gokat kell kiemelni, 6ltalanositani. Ez nem egyszertifeladat, hiszen mig a line6ris rendszereknel konnyii megtal6lni azokat alehet6segeket, amivel viselkedesiiket egyszeriien leirhatjuk, pelddul dimen-ziotlan hasonlosdgi sz6mok bevezetesevel, addig a nemlinedris rend-szereknel ez nehezebb, de nem megoldhatatlan feladat. Szdmunkra azdrtfontos, hogy a nemlinedris csatolt rendszereknek legal6bb egy kvalitativleir6s6t megkapjuk, hogy erezzik, a param6terek hogyan befoly6solj6k egy-mds viselkeddset, hogy tudjuk, hogy a m6retez6snel mire sz6mithatunk, amenetsz6"mok, vasmag keresztmetszetek, legresek, g6znyom6sok, h6m6rs6k-letek megv6laszt6s6n6l milyen ir6nyba vissziik el a rendszer mtikod6set.Mindenk6ppen arra kell tdrekedntink, hogy a kaotikus dllapotot kikeriiljiik,


mert ekkor az eredetileg rezonancidban levo nagy amplitud6ju rendszerolyan 6llapotba megy 5t, ahol kisebb amplitud6k lesznek, vinatlan frekven-ci6kkal. A kisebb amplitudok miatt a kicsatol6s merteke drasztikusan lecsdk-ken, ezert a rendszer gyakorlatilag le6ll, nem ad, hanem fogyaszt energi6t.Ezdrt alapvetoen fontos tudni, hogy a rendszer mikor fog peri6dikusan vagykv6ziperiodikusan viselkedni, mikor lesznek a csatolt rendszerek egymdsrahangolva 6s mikor megy 6t a rendszer akilosz 6l1apot6ba. Szerencs6re ezeketaz iitalinos jellemzoket mhra mir eleg j6l ismerjrik, hozzdfdrhet1k a nem-linearis rendszerek kaotikus viselkedeset leiro cikkek, konyvek. (Lasd pel-daul t6ll-t671.) (A tanulmdnynak ez a rdsze kiilonosen rovid lesz a fela-dathoz kepest,, ezert ktilon k6rem az olvas6t, hogy a megadott irodalmathaszn6lja fel. Erdemes elolvasni kiilon peld6ul a [61] 6s [62] konyveket esa [63]-[67]-ben megadott cikkeket. Sajnos magyarul nem jelent meg meg6tfogo konyv vagy cikk a temdb6l.)

Adott tehdt egy fizkai rendszer szdmunkra, melyet mdr korvonalaztunk.Ennek differenciflegyenletet nem tudjuk felirni, mert ez nagyon neh6,zfeladat, yiszont van lehetoseg arra, hogy egy ugynevezett ,,ketdimenzi6sdiszkret visszateresi lekepez6st" haszn6ljunk a rendszer dinamikai viselke-des6nek jellemzesere. Ezt a ketdimenzi6s visszat6resi lekdpezest is egysze-riisiteni lehet egy ugynevezett ,,egydimenzios korlekepezesse", amely univer-zdhs a nemlinearis disszipativ rendszerek legnagyobb reszdre. Elvileg ilyenrendszereket egyszerti matematikai lekepezesek, iterdciok sz6mit6s6n61 ismegtalalhatunk. Viselked6siik is azonos az egyebk6nt bonyolult nemline6risdifferencidlegyenletekkel leirhato fnlkai rendszerekevel.

Azt a tenyt, hogy lengo, rczg0 ltnedris es nemlinedris rendszerek kapcso-latba lepnek egymdssal, ha csak egy kicsi k6lcs6nhat6s is fellephet kozottiik,mdr a XVIL szfzadban felismertdk. C. Huyghens vette el6szor 6szre, hogyha 6r6kat egymas melle helyez ugy, hogy mechanikai kapcsolat j6het kozhikl6tre, akkor a leng6siik szinkroniz6l6dik kis ido elteltevel. Altaldnosshgbanis elmondhatjuk, hogy csatolt csillapitott oszcill6torok olyan mozg6sba kez-denek, ,,zixodnak", melyben frekvencidjuk hdnyadosa racion6lis szam. Eze-ket az eseteket nevezziik kommenzurabilisnek vagy fitzisra zar6snak is.Kiilonboz6 frekvenci6ju veszteseges, disszipativ dinamikus rendszerekn6lmindig megtal6lhato ez a jelenseg. Kiilondsen fontos szdmunkra, hogy afdzisterben t6bbdimenzi6s, nagyon sok szabads6gfoku rendszereknel azirreverzibilis disszipaci6 miatt a rendszer leegyszeriisodik 6ltal6ban ket,

2'�t1

2'�12 TERTECHNOLOGIA

egym6ssal vetelkedo frekvenci6ju rendszerre es igy ket csatolt oszcill6torunkkeletkezik. Ha a rendszer valamely parameteret valtoztatjuk, akkor reszbenolyan parameter tartom6nyokon megy 6t, melyek fitzisra z6rtak, reszbenolyanokon, melyek nem. Ha a k6t rendszer kozotti kapcsolat gyenge, akkora fdzisra zSrt intervallunok mdrtdke a tobbihez kdpest kicsiny lesz. Ilyenkora rendszerek viselkedese csak kev6sb6 val6sziniileg lesz periodikus, nagyobbval6sziniiseggel kvAziperi6dikus, azaz a ket jellemzo frekvencia hdnyadosa,atlaz drteke irracionflis lesz. Ez nyilv6nvalo, hiszen sokkal nagyobb valGszimis6ggel talAlunk irracion6lis frekvencidkat, mint racion6lis frekvenci6-kat. Ahogy a rendszerek k6zti kolcsdnhat6s es annak nemlinedris jellegenovekszik, ugy n6nek a finisra zart szakaszok es sajnos a kaotikus mozg6sis megjelenik a periodikus es kv6zi periodikus inkommenzur6bilis mozg6smellett. A k6osz alapvet6en azert kovetkezik be, mert a filzisra z6rt inter-vallumok egym6sba 6rnek es ezeken a teriileteken ,,vetekszenek" egymdssala frekvenci6k.

Ez az iitalitnos kvalitativ k6p e16g j6l kovethetb az egydimenzios korle-kepezes viselkedeset vizsg6lva. (Hozzit kell tenni, hogy a korlekepez6snekval6jaban csak 6Mtt 6rtelemben van koze korokhoz.) A korlekepezeseknekez az {rtalinos tulajdonsdga nagyon sok dinamikus rendszer viselkeddsetleirja es ezert erdekes szdmunkra. igy pelddul a nagfrekvencidju elektromosmezokben a toltdssririiseg hull6mok viselkedeset leirhatja, vagy dinamikus,mechanikus ing6k viselkeddsdt, de a sz6munkra drdekes csatolt elektromosrezgesek viselked6sdt is kvalitativ modon jellemzi. Az egyszeriibb, egy sza-bads6gfoku rendszereknel pontosan meg tudjuk mondani, hol van az akritikus hatir, amifolott elkezd6dik a kaotikus allapot, a tobb szabads6gfokurendszereknel viszont csak ndh6ny speci6lis esetben. A tobb szabads6gfoku,nem disszipativ, konzervativ rendszereket az agynevezett Kolmogorov-Arnold-Moser (KAM) elmdlet irja le, az erdeklod6 olvasok tobb helyen istal6lkozhatnak ezzel a kifejez6ssel. Itt most nem tudunk kiterni ennekelemz6s6re, sz6munkra mindig a veszteseges rendszerek az erdekesek atechnikaban. Ezeknll a vesztesdg miatt a fazist6rfogat lecsokken, s egyfeliiletbe ilgyazodlk be a rendszert leiro fazisgorbek serege.


rAzrsm zAnAsA f6zisra z6r6s, egyiittrezges jelenseg€I azert kell ismertetni, mert ez mindennemlinedris kicsatol6 kesztildkben fellep, 6s az izemeltet6s egyik ldnyegessajats6ga.

A fazisra zdrds (bovebben lasd a [61 ], 1661, 167l irodalmakat) alapvet6enrezonancia hatas, ami ket oszcilldtor kozott l6p fel. Ez nem azonos azzali,z esettel, amikor egy rezg6kor sajdt frekvencidja kozeleben kulso gerjesztestkap es emiatt az amplitudoja megnovekszlk. Ez a rezonancia ugy foghatofel, hogy a kiilso gerjesztes ellenere a rendszer - legal6bbis egy darabig -megtartja az eredeti frekvenciajat, nem tud kimozdulni dllapotdbol. Nem-csak akkor fordul elo a finisra zdrix, ha ket magdra hagyott oszcill6tortosszekapcsolunk valamilyen nemlinearis hatas segitsegevel, hanem akkor is,ha egyetlen oszcillftort kidhol gerjeszttink valamilyen v|ltozlathat6 per-turb6ci6val. Ez is egfajta parametrikus gerjesztdsnek tekintheto, hiszen agerjeszto forrrds frekvenci6jat is parameterkent vdltoztathatjuk. Ennek anagyon egyszerri rendszernek a differencidlegyenletet pdlddul a (94) ossze-fiigges adja meg:

a6 : p0 +y sin0 =l + B cos crt (e4)

Ez a dlfferencialegyenlet egy periodikusan gerjesztett, csillapitott ingamozg6s6t trja le, melynek tomege c, a csillapit6si (surl6d6si) egytitthat6jaB 6s a gravit6ci6s mezot a y egyritthato adja meg� Ez az egyenlet irja lepdldaul a Josephson di6d6k es a toltesslinis€g hull6mok (charge densitywaves, CDW) viselkedeset elektromos mezoben. Atov6bbiakban nem l6nye-ges sem a leirt frzikai rendszer, sem a (94) egyenlet pontos alakja, mert m6salaku egyenletek is hasonl6an viselkednek, mint amit majd t6rgyalunk. Azokaz 6ltal6nos tulajdons6gok, melyek a nemline6ris csatolt rendszereket leir-j6k, fi.iggetlenek attol, hogy pelddul sin0 szerepel-e a (94) egyenlet 3. tagj6-ban, vagy valami m6s peri6dikus fiiggv6ny. A 33la 6br6n l6tszik az azegyszerii mechanikus inga, melynek viselkedeset a (94) egyenlet adja meg.Itt a gerjeszto et6 az F = A +,8 cosrot es az tnga tomege, vagy tehetetlensdginyomat6ka az a egyitthat6val irhat6 le. A e itt a kiteres szoge, de aJosephson di6ddndl p6lddul a fdzisszog adja az 6rteket. A tolt6ssiirtis6ghull6moknal az u, B 6s y egyiitthat6k a tomeget, a csillapitdst es a periodikuspotencidl drteket kjirlr^ le. A B az oszcillalo r6di6frekvencias elektromos

213

?F

ABcD

EFG

fizikai ingardcslekepezestorusz lekepez6siterdcios ftiggveny meredeksege: ('1 ) monoton novekvo, szabiilyos peri-odikus, (2) kdosz kezdete, (3) kifejlett kdosz, inflqxio azf(@\ gorb6bena korlekepezes iterdcios s6mdjaaliyisra zdrds gorbeserege n6hdny esetrea fdzisra zards diagrammja

33. ABRA


mezo amphludoja. Ezekndl a rendszereknel a fdzisra z6ras jelensdge az6tlagos szogsebesseg, a 0 erteket a kiilso gerjeszt6 frekvencia racion6listdbbszoroseinek ertdkdn zirjabe. (Ldsd a (95) osszefiiggdst.)

< 0 > = (e5)

Ez 6rdekes jelenseg. Ezek szerint a kiilso gerjesztes korfrekvencitrjdnakfiiggv6nyeben a 0 athga nem vehet fel bdrmilyen ert6ket, hanem csakracion6lis sz6merteket. Miert fordul elo ez a fdzisra zirin? Ha az tngill"n€znik, akkor kis A nyomatek eseten (vagy kis fesziiltseg esetdn a toltdssii-rriseg hullamn|l) az inga a rajzon megjelolt pozicioja kornyezeteben fogingadozni. Amikor az A nyomatek meghalad egy kritikus erteket, akkorhirtelen elkezd forogni egy 6tlagos sebesseggel, melynek erteke kortilbeliilAlF, amennyiben a y es a,B nem tul nagy.

Mivel y sin 0 6s -B cos crrl peri6dikus a f6zisterben, melyet 0 es I ir le, azerta folyamatot ttbrinolhatjrtk egy peri6dikus r6cson, melyet a 33lb 6bra mutat.Fiiggetlen vdltozokent ttt a t/T szerepelhet, hiszen a mozg6s periodikus. Hakv6ziperiodikus, akkor a vekonyabb, nem peri6dikus vonal irja le a fdzister-ben. A ftiggoleges koordin6t6n aQl2n fiiggvenydben rajzoltuk fel a szogel-forduldst. Ezt a peiodikus mozgdst nemcsak a sikban lehet dbrdzolni,hanem egy kdtdimenzi6s felilletii tfruszon is, mint ahogy azt a 33lc trf:.ramutatja. Ha a mozgds teljesen peri6dikus, azaz a frekvenci6t a ktilso ger-jesztes frekvenci6j6nak egy 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 h6nyadosa adja meg ezt abizonyos menetsz6mot. A menetszam kifejezes maradt megaz irodalombana ket peri6dikus rendszer viselkedeset 1eir6 egyenleteknel. Aztjelenti, hogya kdt frekvencianak milyen a hanyadosa. Mint m6r mondtuk, racion6lish6nyadosok eseten v€ges sz6mu menet lesz. Ilyenkor a trajekt6ria nemboritja be a torusz felszinet. Ha inkommenzurdbilis a menetsz6m, azaz akdt frekvencia h6nyadosa irracionalis sz6m, akkor kv6ziperiodikus, csakperi6dikusnaklittszo a mozgits.Id6ve1 a rendszer mozg6s6t leir6 f6zisgorbeteljesen beboritja a torusz feliiletet. Ha a 33lb itbrdnlilthato r6cson nezzikaz kracioniths szdmok h6nyadosdval megadott frekvenci6t, akkor 16tjuk,

215

P- ( D

o

216 TERTECHNOLOGIA

hogy azokat nem illeszthetjiik be periodikusan ismetl6d6 kis celldkba. Mindljelentosebb a nemlinearitdst kifejezo y es B egyiitthato ert6ke, anndl jobbanbelefer egy-egy cell6ba a nemline6ris rendszer mozgdsdt leiro pont trajektori6ja. Ekkor talalhatunk olyan M es ly'egesz sz6mot, melyek kielegitik a (96)egyenletben leirt felteteleket:

0 ( r o + M T = Q ( t " ) + 2 n N (e6)

Innen megkaphatjuk a 6 ittlag€rteket egy egyszerii kifejezessel, melyet a(97) egyenlet ir le es amely a 33lb ibrdrol egyszenien leolvashat6:

< 0 > =N . 2 n (e7)MT

A kifejezesben 7 erteke a kii1s6 gerjesztci ero periodusa. Ha elertiik eztaz |lTapotoI egy bizonyos A parameterndl, akkor mindig felirhato a (97)egyenlettel jellemzett eset, azaz a rendszer jellemzii paramdter6nek - ittpeld6ul a szogsebessdgenek - 6tlagos erteke mindig azonos marad, teh6tazonos M 6s N erteklre megtortent a finisra z6r6s. Abban az esetben, ha cr= 0, azaz nulla a tomeg vagy nagyon eros a csillapit6s, akkor egy egyszenimodellt kapunk. Ez linearis Mathieu egyenlet lesz.Ezert mondhatjuk, hogy@ a rendszer nemlinearit6sdnak mdrteket is magadja. A toltessriniseg hullAm(CDW) eseten a rendszer Aramdt a 0 6thga adja meg a (98) osszefiiggdsszerint:

I c o w - < 6 > (e8)

igy a 0 6rteke, ami itt az ilramotjelenti, a ktilso terer6ssegnek simaftiggvdnye lesz.

A VISSZATENT' IEXEPEZESA fazisra z6rds tanulmdnyozitsinak legjobb modszere, ha pdld6ul a (94)differencidlegyenlet viselkeddset a visszateresi terkepen vizsg6ljuk kvahtativm6don. Ilyenkor a 0 6s 0 v6ltoz6kat rajzoliuk fel minden periodus kezdetenes vegen. igy azn+dikperiodus esetdn, ahol a peri6dusid6 hossza T: 2nlruo,l6tni fogiuk, hogy mi volt a Kindul6 es a periodus veg6n jelentkez6 0 es 6


ert6k. Grafikusan ezt egy Poincare metszeten lehet tbrhzolni, melyet ugykapunk, hogy a 33lc itbrin l6thato fdzister toruszt metssztik a t: const (mod2nlro) sikkal. Matematikallag ezt az R visszatero lekepezdst a (99) ossze-fiigges adja meg:

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

ahol a szogelfordulas es deriv6ltja erteke a (100) osszefiigges szerint:

(e",e ) : (e1t = nL'1, 6Q : nr1) ( 100)

Mivel a differencidlegyenlet masodrendri, a 0, 6s 0, ket v6ltoz6 a rend-szert teuesen le tudja kni, ezert a visszateresi lekepezes ketdimenzi6s. A G1es Gz fiiggvenyeknek a 0 fiiggvenyeben periodikusaknak kell lenniiik 2nperiodussal. Ez az B lek6pezds felfoghato ugy is, mint egy siknak vagy egytorusznak onmagdba va16 lek6pezdse. Mivel a 0, 6s 0, pontok egy differen-ci6legyenlet megold6s g6rb6jen szerepelnek, ennek a lekepezesnek invert6l-hatonak kell lennie 6s az orientdci6jdt meg kell oriznie. Ez azt jelenti, hogya rendszer Jacobi determin6nsanak mindig nullandl nagyobbnak kell lennie,ahogy ezt a (l0l) osszeftigges is mutatja:

2 1 7

l " nl o "

J:J(e, ,0 , ) :dr t l : t i ,l a r .L "

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

AA

ouz

ae"( l 0 l )

A determinans 6rt6ke, J, a drfferenciflegyenlet egyiitthat6it6l fiiggviszonylag egyszertien a (102) osszefiigges szerint:

J : e ( zx t | l t (P i 1 ) ( 102)

Ha a mozgits fazisra zhrt a (95) osszefiigg6s szerint, akkor leteznie kella (0", 6"; periodikus fxpontoknak, melyekre:

( 103)

214 TERTECHNOLOGIA

Ha a rendszer nemlinearit6sa nem tul eros, azaz a k6osz meg nemjelentkezett, akkor mindenkeppen vagy fitzisra zhrt, vagy kv6ziperi6dikus arendszer, es ebben az esetben a menetsz6ma irracionalis szfm, melynekert6ket a ( 104) osszefligges adja meg:

( 104)

Ez az kracion6lis szdm fontos a rendszer viselked6sdnek leiras6ban, akes6bbiek sor6n mdg tobbszor taldlkozunk vele. A rendszer kezdeti 6llapot6thamarosan ,,elfelejti", mivel a mozgds csillapitott. Ez a lekepezes nem 6rzimeg a teniLletet, akezdeti felt6telek informdci6i elvesznek, ezdrt aszimptotikusan sima invariins 0(l) g6rbebe zinodlk a t6ruszon. Ezert 0 aszimptotikusan 0 fiiggv€nye lesz az B lek6pez6sen, teh6t elmondhatjuk, hogy elodllegy olyan sima invarians gcirbe, melynek alakjitt a ( 105) osszefiigges adja meg:

e"- s(0,) ( 10s)

Ezen a gdrben letrejon ez az aszimptotikus viselked6s. Ha a ( 105) ossze-ftiggdst visszahelyettesitjiik a (99)-be, akkor a (106) osszefiigg6s adodik:

0-.,: fl9-): G, (0",s@"\\ ( 106)

Itt az f fiiggv6ny egy ,,korlekdpezds", mivel O,-ben peri6dikus. EzI azegydimenzi6s lekepez6st redukalt, vagy visszat6resi lek6pezesnek nevezziik.Egy ilyen lek6pezds rajza l|tszlk a 33 I d 6br6n. Az l-gyel jelolt gorbe adodikakkor, ha a nemline6ris rendszer mozg6sa periodikus vagy kvitziperi6dikus.Ilyenkor a gorbe derivdltja mindig nagyobb null6n61. Ha a rendszer elkezdkaotikusan viselkedni, akkor legal6bb egy pontban nulla a g6rbe deriv6ltja,azaz nflenoja van. Amikor ercisen kaotikuss6 kezd vdlni a rendszer, akkorez az inflei6 nyi1v6nval6v6 v6lik. Ilyen, viszonylag egyszerti osszefiigg6ssegitsegdvel is min6segi kovetkeztetdseket lehet levonni a rendszer viselke-des6re vonatkoz6lag, es ezeket fel is haszndljik az analizisekben. Hangsu-lyozni kell, hogy a 33ld ir/c.rin l6that6 gorb6k nem folytonosak, hanemegym6shoz kdzel iilo pontok halmazai. Ez az6rt k6vetkezik be, mert aPoincare metszet mindig a trajekt6ria vonalak metsz6spontjainak halrnaza,

w:)* (* )


es ezt a metszespont halmazt transzformirltuk gyakorlatilag egy egydimen-zios alakba, s eztvizsgttljuk. gy az eredeti differencidlegyenletb6l megkaptuka fenti 6sszefiiggesek segitseg6vel a kdtdimenzi6s lekdpezest, amit tov6bbegyszeriisitetttink egy egydimenzios lekepez6ss6. Addig tehbt, amig ez agorbe monoton no, nincs kaotikus viselked6s, amint azonban a monotonit6smegszrinik, be6llhat a kaotikus dllapot.

Most l6tszik a jelent6sege ezeknek az egyszer| hasonl6sdgi lekepezdsi m6d-szereknek, hiszen m6g ha ismernenk is a fzikai rendszer differencialegyenleteit,akkor sem tudnank analitikusan megoldani. A kaotikus folyamatokat ugyanisnem frja le anslitikus megoldtis, ezeket csak numerikusan lehetne megoldani.Teh6t a hasonl6s6gi modszerek, az egyszenisitett lekdpezesi modszerek, aziter6cios lek6pezesek haszniiata felteflentil sztiksdges ahhoz, hogy legaldbbkvalitativ betekint6st kapjunk a nemline6ris rendszerek dinamikajaba, legal6bbelvi fogalmunk legyen arrol, hogy milyen koriilmdnyek kozott kezd a rendszerturbulenss6, kaotikussd valni. Neh6ny esetben azonban nemcsak kvalitativkepet tudunk kapni, hanem bizonyos frekvencia hanyadosok esetdn (mar ittmegemlitjrik ,hogy ez az aranymetszes frekvencia h6nyadosa) kvantitativ hason-l6s6gi osszefiiggdsekhez is juthahmk. Nagyj6b6l ugy, mint a hidrodinamik6banes a h66taddsban, ahol nemline6ris folyamatokra hasonlosdgi 6ssszefiiggdseketlehet kim6rni es ennek ismereteben egy eglszen m6s rendszer viselkeddset meglehet josolni pusztdn a hasonlosAgi osszefiiggdsek felhasznal6sdval. (A [661foglalkozikbovebben ezzel a jelenseggel. Aki a r6szletekben is el akar merii{ni,annak felt6tleniil el kell olvasnia ezt a cikket.) Minden olyan dinamikus rend-szer, ahol a fdztsra zinhs, a fivts rezonancia el6fordul, tvonos hasonl6s6gitorvenyszerrisegeknek engedelmeskedik. Mint mar emlitetttik, a firnsra zirdsolyan tipusu rezonacia, ami csatolt oszcill6torokn6l fordul el6, vagy olyanoszcillatoroknal, melyek peri6dikus kii1s6 gerjesztdsnek vannak kitdve. Altal6-ban akkor fordul el6 ez a kiilso gerjesztdsi rezonancia, amikor egy rezgSkorItol frekvenci6ja megkozeliti egy m6sik rezgSkilr Qa2frehenci6j6t. Ebben arezondns tartomdnyban a ket oszcilldtor - ha nemline6risan vannak csatolva- nem sajdt frekvencittjtwal fog rezegni, hanem egytitt rezegnek egy raciond,,lisP/ Av al jellemzett frekven ciix al.

Mint mar emlitetttrk, ezekben a rendszerekben a turbulencia, a k6osz kiala-kul6s6hoz az vezet, hogy a kriLl6nbdz6 rezg6korok kozti csatolasi t6nyez6novekeddsdvel kolcsonhatds alakul ki, ha ez a csatol6si tdnyezb el6r 6s meghaladegy bizonyos kritikus 6rt6ket. Ahogy tehdt egyre nd a csatoltisi tdnyez6 drtdke,

219

220 TERTECHNOLOGIA

azok a tartomdnyok, melyekben a belsri rezonancia, azaz a fazisra zdrdsmegt(irtdnik, egymdssal ijsszedrnek, kritikus drtdk felen pedig egymdst le isfedik. Ezeken az egymis altal lefedett reszeken tulajdonk6ppen bizongalan lesza sorsa a csatolt rendszernek, nem tudja eldonteni, hogy melyik frekvenci6valrezegjen. Mivel meghatixozhatatlan, eldonthetetlen a helyzet, ezert mindegyikfrekvenci6val fog rezegni 6s kozepes ertekekkel is, de teUesen meghat6rozha-tatlan, indeterminisztikus m6don. Magyardn kaotikus allapot alakul ki, amely-ben a rendszer dselkedese hosszabb t6von megj6solhatatlan, az amplitud6ossze-vissza viitozhat. A kicsatolo szerkezeteknllerta kaotikus dllapotot az6rtkell elkeriilni - mint m6r emlitetti.ik -, mert ilyenkor a kis amplitudoju rezgesekhat6sara a kicsatol6s m6rt6ke drasztikusan leesik, 6s igy nem kertil ujra energiaa visszacsatolds segitsegevel a rendszerbe, ezert leiil7 az energia termeldse.(Elvileg ilyenkor ujra kellene inditani m6s parameterekkel.)

Az egydimenzios korlekepezes iitalitnos 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 korlekepezesen egyszeni matematikai iter6cio segitsegevel lehet

tanulmdnyozni a periodikus, kv6ziperiodikus es kaotikus viselkedest, nemkell a nemline6ris differenci6legyenletek numerikus integr6las6val foglalkoz-ni. Az osszefiiggdsben 0n jelenti az oszcll6l6 teles rendszer fhzisitt, amitstroboszkopilusan meriink minden egyes //? = 2nnla2 id<ipontban. ,,6ra-kent" haszndlhatjuk mind a kiilso gerjesztSero, mtnd az oszcill6l6 rendszerfrekvenci6jdt. Egy teljes fordulatot a f6zisban akkor eriink el, ha 0n 6rtekel-gyel megnovekszik, ez6rt peri6dikus a g fiiggveny, mint ahogy azt mar a33lb itbrin is l6thattuk. A lekepezdsnek van egy linedris tagja, a 0,, es egy,elt6rit6" tagja, amit O jel6l. Ez a rendszer frekvenciitjii adja, ha nincsnemline6ris csatol6s, melyet a g fiiggveny ad meg. Ha a 33le itbrifi megnlz-îk, btjuk, hogy hogyan nez ki nagyon sematikusan egy iter6ci6, hogyankapjuk az,tjabb 0 ertekeket aziterhcio sor6n. Ezt ugy lehet elkepzelni, hogya t6rusz Poincare metszeten (lasd 33/c 6bra) a sikon kiilonb6zo 0 szog alattjelennek meg azok a pontok, melyeket a rendszer trajekt6ridja a sikb6l metsztt;.. Ez igy tal6n egyszeriinek l6tszik, csakhogy jelent6s problema, hogy a gfiiggv6ny erteket flltalirban m6res esetdn nem ismerjiik 6s kdrd6ses az, hogy

NEMLINEARIS RENDSZEREK 221

tetsz6leges nemline6ris viselkedest leiro g firggv6nyre igaze a hasonl6s6g,ugyanigy viselkednekc a rendszerek.

. Aital6ban a gyakorlatban a g(0,) nemlinedris csatolhsi tagot el6szeretettelirj 6k fel egy K konstans e s egy szinuszos Iag szor zatakdnt, mert igy viszonylagegyszerri vizsgdlni a korlekepezest. Nem kotelezo azonban, hogy ilyen egy-szeni 6s ilyen periodikus formdja legyen a csatol6snak, m6s fiiggv6nyt isfelhasznalhatunk. De ugyanazok az elvi hasonl6sagi tulajdons6gok alakul-nak ki, legaldbbis a fiiggvenyek nagy csoportjenel. Teh6t a g fiiggveny acsatolAs erclssegenek parametere a ( 107) osszefiiggesben, mig f) a gerjeszt6es gerjesztett rendszer frekvencidj6nak h6nyadosa, ha a nemlinedris csatol6serteke nulla. Az f) ebben az esetben a ,,csupasz" menetsz6m nevet kapta,mert ekkor a nemlinearitas hatdsa meg nem erz6dlk, ezert a gerjeszt6 esgerjesztett rendszer frekvenci6j6nak hdnyadosdt adja meg. Erteke 0 es Ikozott vitltozlk, teh6t mindig ugy allitjuk fel ezt a h6nyadost, hogy a maga-sabb frekvencia keriil a nevezobe. Ha a nemline6ris csatol6s erteke (ami ag fiiggveny) 0, akkor elkepzelhet6 ugyan, hogy a kdt frekvencia h6nyadosaracion6lis sz6m lesz, pelddul l/1,0 vagy 112, ll3, ll4, ll5 stb., azonbanennek valoszinrisege nagyon kicsi. Sokkal valoszintibb, hogy ez esetbenvalamely irracion6lis sz6m lesz a ket frekvencia h6nyadosa, 6s ilyenkor arendszer sokkal nagyobb val6szimiseggel lesz inkommenzurabilis. Teh6t, haa fazisteren, azaz a torusz feltilet6n nezzik a trajektoria vonalakat, akkorazok idovel be fogidk boritani az eg6sz feliiletet, mivel irracion6lis a ketfrekvencia h6nyadosa. Ekkor kv6ziperiodikus viselkedest kapunk, azaz nincskozos frekvencia nagyon nagy val6sziniiseggel. Ha a csatol6s null6r61 indulvaegyre nagyobb ertekeket vesz fel, akkor egyre nagyobb valosziniiseggel kezdmegjelenni a fdzisra zar6s jelensege, azaz a kdt rendszer (gerjeszto esgerjesztett) frekvenci6ja raciondlis lesz. A 33lf ibrfin latszik nagyonvhzla-tosan ez az eset. Ha eleriink egy kritikus erteket (itt K= l), akkor m6rktzlrolag csak frekvenci6ra zhrt, tehdt egytittmozg6 rendszerek letezhetnek,csak kicsi val6szinriseggel tal6lunk irracion6iis O erteket. L6thatjuk, hogyazok az Q ertekek, melyek nulla csatol6si ertekndl (vizszintes tengely) csaka raciondrlis sz6mokn6l llteztek, a csatolas ndvekedesevel egyre inkdbbkiszelesednek es nyelvszerii tartom6nyokat toltenek be. Ezeket a tartom6-nyokat Arnold-nyelveknek nevezziik, belsejukben jdn l6tre afiizis rezonancia,azaz egyitt rezegnek a rendszerek, peld6ul a kiils6 gerjesztci 6s a gerjesztettrendszer. Az O tengely minden egyes raciondlis pontj6r6l kiindul egy ilyen


nyelv, de az osszes racion6lis erteket nem lehetett felrajzolni a 33lf diae-ramnff4 csak n6hdny kitiintetett erteket.

Krilon kittintetett szerepe var� az aranymetsz6s 6rtek6nek, amely a ({5- 1)

formul6val kozelitheto es erteke 0,6180339. .. Ez a szam arrol is nevezeles,hogy ha ket frekvencia h6nyadosa megegye zik az aranymetsz6s ertekevel, akkorcsak nagyon er6s perturbdcio tudja szetszakitani, megzavarni, kaotikuss6 tenniert az egyittmozgitst. 1'33le 6br6n ldtszik a kritikus rend parameter fiiggve-ny6ben a frekvencidk hdnyadosa. Ha haladunk a rend paramdterrel a kritikus6rtek fele (a teljes rendezetlens6g, a teljes k6osz bekovetkez6sdig), akkor artl6tjuk, hogy eloszor az {x1l{n2 frekvencia hanyados allandoan viitozk, azazvegig irraciondlis sz6mok halmaztn keresztiil haladunk. Ekkor elertink egyktiszob6rtdkhez, amjkor a ket frekvencia hdnyadosa raciondlis szim, P/Q.Ezutitn hi6ba noveljtik a rend paramdter 6rt6k€t, a rendszer mindig ebben akozos fdzisban fog mozogni. Ez az, amit fdzisra zint iilapotnak nevezriLnk.Ebben az lillapotban meg is marad a rendszer mindaddig, amig el nem erjtika kritikus erteket (R"). Ekkor a rend parameter 6rt6ke ugyan tov6bb novelhet6mdg egy kicsit, de m6r teljesen turbulens, kaotikus allapotok uralkodnak. A33lg thrfu l6thato fiiggvdny vizszintes szakaszdnak, platojanak hossza perszeattol fiigg, hogy mennyire er6s a nemlinedris csatol6s 6rt6ke, azaz a g fiiggv6nyert6ke mekkora. Ha nulla, akkor a plato hossza legfeUebb egy pont lehet, haazonban er6sitjiik a nemline6ris csatol6st attol fligg6en, hogy melyik raciondlisszdm hanyadosara talalunk, aplato szdless6ge mds es mas lesz. Te[esen kifejlettesetben ezt az igynevezett ,,6rdogldpcs6nek", m6s esetekben ,,s6t6n l6pcs6j6-nek" nevezzrik, tdbb fzikai jelensdg is magyar6zhato ezzel az effektussal.Kiilondsen akkor, amikor a rovidt6vu es hosszut6vu rend egymdssal vetekzik(l6sd [63], [64] ds t65l). A 16pcs6 sz6lesseget ket parameter hatinozza meg:el6szor is f) 6rteke, ami a ket rendszer saj6t frekvenciitjinakh6nyadosa. Min6lkisebb a nevezo, annal szelesebb a l6pcs6, teh6t ha l, 2, 3 van a nevezoben,akkor szelesebb a 1epcs6, mintha peld6ul 37, 38 stb. A lepcs6 szeless6g6t anemlinedris csatol6s m6rtdke is befog6solja er6sen. Min6l nagyobb ennekerteke, annal sz6lesebb a l6pcs6.

Ha a csatol6s 6rt6ke nem nulla, akkor a W ,,felolt6ztetett" menetsz6motszokas haszndlni, melyet a (108) osszefiigges definial:

tv:timlt"-l]" + - L n )( 108)

( lOe)


Ez a ,,fel6koztetett" menetszdm aztfejezi ki, hogy W bezdr6dik racionSlisfrekvencia h6nyadosokba. Amikor nincs nemline6ris csatol6s, azaz g:0,akkor a W= O.Osszefoglalva, az ugynevezett ,,fel6ltortetett" menetszitmart afrekvencia hanyadost adja, me$be a rendszer bezinodott az eryre t6gu1oArnold-nyelvekben. Ez titali$an raciondlis sz6m, melyet p/q hdnyadossalirhatunk fel. Van azonban egy kivetel, meghozzit az aranymetszds 6rteke.Ez a legmesszebb van a racion6lis sz6mokt6l, megis ennel is el6fordulhatfdzisra zhrds furcsa m6don. Ezert az aranymetszes ertdkenek kittintetettszerepe yan az irracion6lis sz6moknal. Mivel a term6szetben altal6ban irracion6lis szamok fordulnak elo, ezert vdrhato, hogy ez a kittintetett irracion6lisszam, az araqrmetsz6s, nagyon sok helyen el6fordul. Val6ban igy van. Abiologi6ban is nagyon sok helyen megtal6Uuk ert ahdnyadost, peld6ul a fale-velek alakj6ban, kagylohdjak, egyes ekilenyek geometriai aranyaiban (hsd [68]).

ERCis NEM LI NEARIS csAToLAsAmi minket els6sorban 6rdekel, az az erds nemlinedris csatoltis, hiszen aprimer- es szekunderkor kozdtt er6s nemline6ris csatol6st kell ldtrehozni,hogy a kesziilek a gyakorlatban haszn6lhat6 legyen. Ez azt jelenti, hogy nemlehet rendkiviil ritka plazm6t haszndlni, ahol csatol6s szinte nincs az elekt-ronok 6s ionok mozgisa kozott, mert akkor kev6s energidt lehet kivenni arendszerb6l, hiszen alig van munk6ra foghato toltdtt reszecske. A mdgneseskicsatolo szerkezetekn6l pedig a gyenge kicsatolds azt jelenten6, hogy avasmagra a primer 6s szekunder oldalon alig egy-k6t menet keriil, igy a kdtrezgokor kozti kapcsolat nagyon gyenge es egym6st6l szinte fiiggetlentilmrikodhetnek. Termeszetesen ennel er6sebb, szorosabb kapcsolatra vansziiksdg, teh6t tobb menetet kell tekerni mind a primer, mind a szekunderoldalra, amivel a csatol6si 6rteket noveljrik. Igen6m, csakhogy nem mindegy,hogy meddig jut el ez a csatolitsi 6rtdk, mert ha egy kritikus ertek lo16 n6,akkor mar ktzinolag kaotikus, rendezetlen iiTapothoz jutunk, teh6t nemmrikddik a rendszer, a szerkezet haszndlhatatlan. A 34. i,ftrin l6tszik egyszinuszos korlek6pez6s fdzisdiagrammja. Nem sziiksegszerii, hogy a szit-munkra 6rdekes gyakorlati esetben ugyanilyen f6zisdiagrammot kapjunk, denagyj6bol hasonl6 k6pet vdrhatunk. A 34la itbrinliltszo f6zisdiagramm ugyjon letre, hogy a (109) osszefiiggest 6br6zoljuk:

Ln* t :0 ,+Q . *

s in (ZnL, \

.///,// "l

4)o

A

B

c

Szinuszos nemlinearitAs eseten a csatolt rezgesek tartomdrnyainak kepe(Arnold nyelvek). Ahol a nyelvek egymdst lefedik, a kAosz elkezdodik.Az elobbi abra egy reszenek nagyitdsa. A ferd6n vonalkazott reszek akaotikus regiok.A teljesitm6ny frigg6se a gerjeszto frelarencidtol. Az 1-es r6gioban nemeleg eros a nemlinedris csatolAs ahhoz, hogy az energiakicsatolds nye-reseges legyen. A 2-es regio a kaotikus taftomdny. Eredm6nyk6nt(ebben az esetben) csak a koz6pso, kdoszmentes regio legfelso csucs-k6ben uzemelhet nyeres6gesen a kicsatolo szerkezet. Jol meretezettszerkezetekn6l 2-3 nyeres6ges param6tertartom6ny is lehetseges. Haaz uzemeltetesi oarameterek klvul esnek ezeken a szuk r6oiokon. akkornincs teljesitm6ny nyeres6g.

s+. ABRn: n rurvuueAnrs csnroL,qs es R xRosz KApcSoLATA


Ebb61 az dsszeftiggesbol egyszenien l6tszik, hogy Kerteke hatfrozzamega nemlinearit6s merteket, tehdt a g fiiggveny most szinuszos dsszefiigg6s' A34la d:/�:rritn 16that6 diagrammon nincs feltiintewe az osszes racion6lis sz6m-bol kiindul6 Arnold-nyelv, ez6rt ugy l6tszik, mintha valahol a K=1,25erteknel 6rn6k el a telitettsdget, azaz akkor kezdendk ezek a nyelvek egymdstlefedni. A valosdgban azonban ha felrajzoljuk az osszes racion6lis szAmbolkiindulo nyelvet, azok K : l-nel fedik le egyrn6st, ez az 6ttek szitmit kritikuserteknek. Ekkor a frekvencia nehdny pont kiv6televel mdr csak afhztsra zirttartomdnyban lehet, elolott kezdodhetnek meg a turbulens, kaotikus 6llapo-tok, mert elolott fedik le egymdst az Arnold-nyelvek, azaz a finisra zint6llapotok itt kezdenek el egymdssal vetelkedni, hogy vajon melyik frekvenciauralkodjon a masikon. Vil6gos, hogy ahol lefedik egymast a nyelvek, azazkialakul a k6osz, ott nem lehet szerkezeteket mrikodtetni. De mindenkdppenazokat a paramdter tartomtinyokat kell keresni, aholK,lrtdke maximdlis, azaza csatolds nagyon ercis, de mdg dppen nincs kdosz. Ilyen tartom6nyokattal6lhatunk a 34lb 6bra szerint, ahol a m6g le nem fedett tartom6nyok a K: I fbl6 nyfinak, de meg eppen nem turbulensek. Ha felrajzoljuk 6ket kiil6na 34lc itbrhra, atkor az ott 16that6 kvalitativ kep mutatja, hogy - legal6bbisszinuszos esetben - az Q: ll2 lrteknel erhetjiik el a maximdlis K 6rtdketanelkiil, hogy lefednd m6s racion6lis sz6mb6l kiindulo nyelv ezt a tarto-m6nyt. Erdemes ebben a frekvencia hdnyados tartom6nyban keresni a maxi-m6lis zavartalan csatol6sit|nyezo ertekdt, azazitt fog kialakulni a kicsatol6smaxim6lis erteke.

Ez tehitt a lenyeg, ami miatt erdekes volt sz6munkra a korlek6pezes. Ezmutatja meg, hogy milyen sztik tartom6nyokban lehet elkepzelni egyaltaldna kicsatolo kesztilekek mtikodeset, itt 16tjuk, hogy egyaltal6n nem egyszeriimegv6lasztani a menetszfimot. Az iizemi paramdterek megvdlaszttisa nemlehet esetleges, csak bizonyosfrekvencia hdnyadosokon ,,sz6lal meg" a kdsztlldk.Ha valaki csak ugy vakt6ban v6g neki a kesztildk 6pitesenek, akkor nemval6szinii, hogy szerencs6je lesz es eltaldlja a megfelel6 parametereket. Talanez a furcsa tulajdonsig is magyarhzza azt, hogy miert jottek rd viszonylagkevesen a kicsatol6s lehet6segere. Ezekn6l a kdsztilekeknel nem el€g meg-adni a kesztilek geometriajat, nagyon fontos azizemi paramdterek ismereteis, hiszen csak egy nagyon sziik paramtiter tartomdnyban lehet a rendszerlval6jdban haszndlni.

TERTECHNOLOGIA

Ma m6g nagyon messze van attol a mriszaki- es egy6ltalan a terme-szettudom6ny, hogy hatinozott viilaszt tudjon adni a megfelelci paramete-rekre es a helyes m6retezesre, de tiirelemmel, szorgalommal, szerencsdveles az eddig dsszegyiilt tapasztalattal valamivel kozelebb lehet m6r jutni akeszril6kek tizemelesi szab6lyainak megismer6sehez.

A KAosz LEKtizDEsEtex LEHET6sEcENagyon fontos lenne olyan e!6r6sokat talalni, melyek segitsegevel a kfosztmeg lehet ,,szeliditeni", sziintetni. Ez nem puszt6n 61om. A gyakorlatbanm6r sikeriilt megerteni a k6osz bekovetkezesenek felteteleit neh6ny rend-szernel es itt megfelel6 visszacsatoldssal el lehetett erni, hogy a kaotikusdllapotok megsziinjenek. Ezekre az eljdrasokra itt most nem terrink ki, amegadott irodalomban viszont meg lehet taldlni a megfelelS eljdrasokat. Eza tudom6nyteriilet jelenleg is fejl6dik, ugyhogy remelhetoleg nagyon fontosszerephez jut majd a kicsatolo keszi.ilekek tizemelteteseben (16sd 169l-1741).Fontos megdrteni, hogy a k6osz kontrollja nelkril csak bizonyos frekvenciahdnyadosok eset6n remelhetrink kicsatolAst, tehat ugy kell megepiteni a kis6rletiberendez6seket, hogy mindl tobb parametert tudjunk vitltoztatni rajta.

A ZAJ HATASA MIKRO. ES UATROUENETEXBENAz eddigiekbol mar l6ttuk, hogy makromdretekben a k6osz kialakulasa kdroses elkeriilendo, de azt is 16ttuk, hogy mikromeretekben a v6kuumen ergia zajform6j6ban csatolhato ki. Ujra hangsulyozni kell, hogy a nullponti energia-fluktuacio zajkentviselkedik, megpedig feher zajkdnt, azaztefiesen vdletlen-szerri, sztochasztikus jelensdg. Emogott nem tal6lunk semmilyen determi-nisztikus folyamatot, a kaotikus jelensdgeknel megismert szabdlyszeriisegek- a rend a k6oszban - itt nem tal6lhat6k meg. A kicsatolo k6sziilekek teh6ta zajbol a k6oszig viszlk az energidt arra igyitzxa, hogy a k6osz meg 6ppenne alakuljon ki. (Lehet, hogy a megfelel6 csatoldsi parameterek csak egyszrik, reverz bifurk6ci6s ,,ablak" param6ter tartomdny6ban alakulnak ki.) Azaj Iehifi ,,bar6t", hiszen a gyorsul6shulldmokkal manipuldlva, befogva ener-giaforr6st jelent. A hull6mok periodicitdsdval ,,befogott" (slaving) zaj tehirtsztikseges, a k6osz viszont elkeriilend6. A zaj es a gyorsul6shull6mok kol-csonhatdsa nem kell6en tisztitzott.

Sajnos ezt a rcszt matematikailag azert nem tudjuk leirni, mert a Da-vies-Unruh effektus altal6nos formdja m6g nincs levezetve, csak felteteleze-


seink vannak arr61, hogy 6ltal6nos form6ban m6r nem linearis ez az ossze-fiiggds. Ennek ellendre termdszetesen kvalitativ megfogalmaz6sokat lehet eskell is tenni. Nezziik meg most kisse dltal6nosabban, hogy milyen hatdsavan a zajnak az egydbkent latszolag determinisztikus szabalyoknak engedel-meskedo kesziilekekben. Tudjuk persze, hogy ez csak a l6Iszat, hiszen mik-roszinten kifejezetten a nullponti zaj az, amit felhaszndlunk. Mezoszintena plazma vagy a ferromirgneses anyag viselkedese sem mindig determinisz-tikus, n6ha kaotikus, makroszinten pedig a nemline6ris aramkorok, rezgc-korok kolcsonhatirsa kaotikus jelensegeket eredm6nyezhet. Ezek kozul azirodalom tobbe-kevesbe boven foglalkozik a mezz> es makroszinttel, 6mmikroszinten a feladat m6g t6volrol sem megoldott.

Altahban a miiszakiaknak gondot okoz a zaj kezelese. Az esetek nagytobbsdgeben a zaj elkeriilend6 jelenseg, ak6osz csak gondot jelent. N6h6nyesetben persze - mint peld6ul a kevered6s es a h66tad6s javit6sa - j6, hakaotikus folyamatokat hasznalunk, iitalihan azonban kdros es kikeriilendo.Szinte a teljes mtiszaki tudom6ny determinisztikus kapcsolatokra, formu-l6kra 6piil, meg akkor is, ha ezek neha nemline6risak. A mdrnokok, miisza-kiak elott kevesbe ismert, hogy m6r olyan egyszerii rendszerek, mint pelddulrugalmas falak koz€ zirt ket korong, nem viselkednek determinisztikusm6don. Bdrmilyen pontosan is adjuk meg a kezdeti 6l1apotokat, kis id6eltelt6vel az ebben elkovetett hiba miatt a k6t korong mozgasa kisz6mitha-tatlan, nem determinisztikus, kaotikus lesz.

Viszonylag kis figyelmet szenteltek iddig a kiils6 zaj hat6sdnak, pedig egyrendszerre hat6 kiilso zaj olyan kiilonleges dtmeneteket, v6ltoz6sokat okoz-hat, amelyek meglep6ek, meghokkent6ek es kiilonosen akkor fontosak,amikor a rendszer f6zis6talakuldson megy 6t. Sajnos ebben a rovid tanul-m6nyban nem terhetiink ki rdszletesen a zajifimenet tulajdons6gaira, deerdemes a [75] es [76] irodalmat reszletesen 6ttanulmAnyozni, mert szdmospelddt hoznak a zaj hatbsina. Amint a [76] irodalom bevezet6jeben W.Horsthemke irja: ,,,\ kiilso zaj hat6s6ra bekovetkezo 6tmenetek olyan jelen-s6gekkel j6rnak, melyek teljesen felforgatj6k klasszikus elk6pzeleseinket adeterminisztikus es v6letlenszerii viselkedessel kapcsolatban. Az ilyen gon-dolatok a fluktudcio szerepet teljesen m6s megvil6git6sba helyezik. Bar azaj iital indukalt iilapoffilltoz6sok nincsenek annyira letisztdzva, mint aklasszikus egyensulyi 6s nemegyensulyi f6zisatalakul6sok, semmikeppensem megjosolhatatlanok 6s torv6nyszeriiseg nelkiiliek. Azokat az eIk€pzele-

TERTECHNOLOGIA

seket es modelleket, melyeket a klasszikus dtmeneti jelensdgekre vezettekbe a term6szet determinisztikus leir6s6n6l, kiterjeszthetjtik es adapt6lhatjukolyan esetekre, ahol a zaj fontos szerepet jdtsztk. gy az elmdleti vizsgdlatoklehetsegess6 vdlnak. Meg fontosabb, hogy kiserleti vizsg6latokat tudunkilymodon v6,gezni. A kiils6 zaj illtalindukalt 6tmenetek megfigyelhet6 fulkal6s k6miai folyamatokat hoznak letre. Ezek teh6t tobbek, mint puszt6nteoretikus feltev6sek 6s l6tezestiknek fontos kovetkezmenyei vannak a mak-roszkopikus rendszerek onszervezod6s€nek megismerdseben. Mint m6rhangsnlyoztuk, a zajindukdl itmenetek megismerdse arra kenyszerit minket,hogy a veletlenszeriis6g szerep6t dtdrtdkeljiik a term6szeti jelens6geknel".

Amikor a vdkuumenergiival kolcsdnhat6sba kertilnek p6ld6ul a gyorsul6elektronok, akkor olyan modellben gondolkodhatunk, mintha az elektronokat egy,,melegebb" tdrr6szben helyezn6nk el, ahol egyfajta Brown-mozgdssalvdletlenszerfen kezdenek mozogni, s ez szuperpon6l6dik az eredeti gyorsul6mozg6sukra . Ezt a szuperpondl6dott v€letlenszerii Brown-mozg6st egyfajtadiffuzios egyenlet segitseg6vel le lehet irni, de ez gondokkal jdr. Elvileg egyr6szecske piiyitjhnak val6sziniiseget a (110) osszefiigg6ssel lehet megadni(16sd [75]) :


Ez az egyenlet azonban csak akkor haszn6lhato, ha id<iben folyamatos adiffuzi6, azaz itgy tekinthetn6nk a modelltinkben, hogy a szuperpon6l6dottrandom fluktuicio mdrteke nem v61tozik. Ketsdges 6s k6rd6ses, hogy ilyen-kor hdny tagot kell figyelembe venni, hogy a gyakorlat szitmina megfelel6eredmenyeket kapjunk. A legfobb oka annak, hogy itt nem bocs6tkozunkar6szletekbe az, hogy ezeknek a k6rd6seknek a megvdlaszol6sa nelkiil nemsok 6rtelme lenne a mikroszinten IezaJlo random fluktudci6k szerep6velfoglalkozni. Eztehtfi egy nyitott, megolddsra var6 kdrdes marad.

Forditsuk most figyelmiinket azoka a konstrukcios megoldisokra, melye-ket eddig megval6sitottak. Sajnos az eddigi megold6sok jelent6s rdsze elve-szett, vagy csak t6red6kiikben maradtak fenn.

ap@,t) : (- l ) ' d- = L -;l tK, (x, t) p (x. t)l

ot s: oxs=l

( l r0)

ahol K, (x, t) :l:ô, noU:!4, es M,(x',/) = < (x - x')' >.L t

Ez vegtelen szilmu tagot tartalmaz. Elvileg minden tagot figyelembekellene venni abban az esetben, ha amozgits nem folytonos, hanem ugrdsz-szeriivitltozitsokat szenved. Sajnos a mi esetiinkben nagyj6b6l ez ahelyzet,hiszen a gyorsul6s nem 6llando, a sebessdgvitltozits szinte ugr6sszerii, gyor-sul6s 6s lassulis koveti egym6st. Ez azt jelenti, hogy a szuperpon6lodottBrown-mozg6s hirtelen megjelenik, majd abbamarad. Ez komoly neh6zsd-gekkel j6r. A diffuzi6s mozgdsra az igynevezett Fokker-Planck egyenletetlehet haszn6lni:

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

V, RESZ

NEM SZABADALMAZTATOTTN EMLI N EARIS KICSATOLASI

MEGOLDASOKNagyon keves informdci6 maradt fenn a plazma rezgeseket felhasznal6 eljar6-sokr61. A Tesla-fele megold6sr6l p6ld6u1 szinte semmit sem tudunk. Mindosszeannyit, hogy Tesla nagyon behat6an foglalkozott a nagfrekvencids oszcilldtorokkal es a plazmacsovekkel. (6 feOezte fel peld6ul a neoncsovek 6sdt es azionmikroszk6pot is.) Fennmaradt rolaaz is, hogy sokat foglalkozottarezoran-ci6val, es tudjuk, hogy a Colorado Springs-i laborat6rium6ban nagyon nagyar6nyu szikrakisiileses kiserleteket is vdgzett. A fennmaradt toredekes iratokalapjtn azt is tudjuk, hogy v6lemenye szerint a vill6mokb6l tobb energia jonki, mint amennyit egy€gy felh6b6l eleklromos uton ki lehet nyerni. Technikaimegold6s azonban nem maradt fenn a Tesla-fele kicsatoldsi eljardsb6l.

A MORAY.FELE BERENDEZESValamivel tobb inform6cio maradt fenn a Henry Moray-f61e kesziilekrol,amelynek a legfontosabb alkatrdsze, aplazma kisiil6si cs6 keresztmetszetea 35. itbrin 16tszik. Tal6n technikailag m6g ad valami ert6kelhet6 eredmenytaz ugyancsak a 35. irl:rrdntaliihato kapcsol6si diagramm, amely a kiil6nboz6alkatreszek funkciondlis kapcsolat6t mutatja. A Moray-f61e cso alakja valosziniileg nem v61et1en. Olyan hull6mokat tudott benne kelteni, amelyneksegitseg6vel a szolitonok amplitudoja nagymdrtekben meg tudott n6ni azelektroda kozel6ben es igy nagy kicsatoldsokat lehetett elerni. Erdekes, hogytiszta germ6nium kristdlyokat haszndlt, val6sziniileg egyenir6nyitds c6lj6ra.Annyit tudunk m6g, hogy radioaktiv anyagokat is berakott a cs6be. Valoszi-niileg azdrt, hogy egy kism6rtekii ionizitcio mindig legyen ott, eztital aplazma vezet6k6pess6ge novekedjen. A Moray-fdle kesziildk mtikodteteser6lannyit tudunk, hogybarhol miik6d6tt, pinceben, repiilogdpen stb., de mindigsztikseg volt egy antenn6ra. Ez az antenna val6sziniileg nagy fesziiltseget,de igen kis aramot adott, ami a primer bemeneti energiaforrdsa lehetett arendszernek. A blokkdiagrammb6l lirtszrk, hogy tobb fokozatot kapcsoltegym6shoz, teh6t legal6bb harom nemlinedris, sorosan kapcsolt rezg6korevolt, mindegyik korben egy€gy plazma rezonancia csovet alkalmazott.

1) deteKor dramkore; 2'l rel6; 3) elozetes szakasz csove 6s erositok; 4)harmonikus nagyfrekvencids csatlakozo; 5) zArt csatlakozds es a mdsodikszaksz csove; 6) kondenzdtor; 7) szab6lyozott oszcilldtor erosito; 8) kapa-citiv harmonikus csatlakozo; 9) rezondtor 6s konverter; 11) csovek 6skonverter: 12) oszcilldtor erosito; 13) csatlakozo rezondrtor; 14), 15), 16)teljesitm6ny, kimeneti erosites 6s transzformdtorok; 17) visszacsatoldshdrom lepcs6ben 6s erosit6s

ss. ASRA. A MORAY KESZULEK KICSATOLO CSOVENEK KERESZTMETSZETEES A KAPCSOLAS BLOKKDIAGRAMMJA

TERTECHNOLOGIA

Fiainak, akik ma is elnek Utah dllamban, birtok6ban van Moray jegyze-teinek nagy rdsze. Ezekbll tal6n ut6lag rekonstrudlni lehetne a kesztilekn6h6ny reszletdt, a m6shonnan beszerzett tapasztalat segitsegevel pedigid6vel talin a teljes k6sziileket. Moray h6trahagyott ugyan egy kis konyvet,melynek cime ,,The Sea of Energy", ott azonban technikai reszletekr6l nemsokat ir, gyakorlatilag az itbrin l6that6 cs6 es a blokkdiagramm az egyetlenhaszndlhat6 informdcio. Azonban a szdvegben nagyon hangsulyozt a a rezcnancia fontoss6g6t, es azt,hogy ez az energia a ter minden pontjan megta-l6lhat6 azonos intenzitdssal, a mennyisege nem flgg az idoj6rdstol yary anapszaktol. Hangsulyozta, hogy k{ilonleges csovek segitsdgevel vilasztja elegymAstol a fokozatokat, amelyek nem engedik, hogy az egyik fokozatb6laz energia vissza6ramoljon a m6sikba, igy a teljes energia 6tmegy a kovetkez6fokozatba. Ezek valoszinrileg valamilyen egyeniranyito csovek lehettek, deaz semkizint, hogy a majdnem fdlgomb alaku rezon6tor csovek alj |nlitthatogermanium kristdlyok szolg6lt6k az egyenkirnyitast. Fontos volt, hogy azegyes fokozatokat szinkronban miikodtessek, a szinkroniz6l6s6r6l ktildngondoskodnia kellett. Lehet6sdg volt arra, hogy a rezonanciittvtrltoztathatokondenz6torokkal be6llitsa. Szemtanfk sz6molnak be arr6l, hogy azantennabemenet oldal6n igen nagy fesztlts6geket lehetett m6rni, kortilbeltil 200 ezerV fesztiltsegnek megfelel6 szikr6k ugrottak 6t. Kiilon kiemelik, hogy aszerkezetben nem volt mozgo alkatr€sz, csendesen miikodott, es miikod6skozben ozonszagot lehetett erezni a nagy fesztilts6g jelenldte miatt. Azegyseg a szemtanuk szerint 10-50 kW teljesitm6ny k6zott tudott leadni6ramot, a sflya koriilbeltil 30 kg volt. Nem fejlesztett jelent6s bels6 hot amfkodese sor6n. Moray 1943-ban hagyott fel az aktiv kutatdssal a foll'tonosfenyegetesek hat6s6ra, de csak 6vtizedekkel kesobb halt meg anelkiil, hogyvalaha is elmondta votna valakinek pontosan a kdsziildk mrikodesenekaiapelveit.

A COLER.FELE BERENDEZESHans Coler, n6met mdrnok 1926 es 1945 kozott dolgozott egy olyan 6lland66s l6gym6gneses alkatreszeket tartalmazo k6sztil6ken, melynek vtnlata a 36.6br6n l6tszik. Munk6j6r6l csak a szamizdat irodalomban maradt meg infor-mhcio, az viszont idovel a m6sol6sok miatt torzulhatott. A megmaradtfeljegyz6sek szerint Colert a n6met hadsereg b:ztameg kesztil6kenek fejlesz-t6sdvel. Tobb kilowattnyi teljesitmdnyt 6rt el a k6sziil6k. A II. vil6gh6boru

N EM SZABADALMAZTATOTT N E M LI N EARIS KICSATOLASI M EGO LDASO K

vege fe16 bombatal6lat erte a laboratoriumifi €s az eredeti kesziilek megsem-misrilt. A h6boru ut6n a brit hirszerz6s.l6toterdbe kerult, mint minden nemethadi kutat6si project. Egy angol hirszerzSijelentds keszrilt a t€mhrol 1946-ban, ezt 1962-ben nyilvdnoss6grahoztitk. Am az 6l1it6lagos brit technikaihtrszerzo valoszintileg rendkiviil hdzagos vinlatot k6szitett, mert a 36. irl:.rdnlathat6 kapcsoldsi rajz nem alkalmas arra ismereteink szerint, hogy annakalapjin mrikod6 kesztileket alkothassunk. Az irbra szerint a Coler-f61e meg-old6s lenyege hat sorosan kapcsolt permanens m6gnes, melyekre rdz ger-jeszt6 tekercsek keriiltek. (Nem biztos, hogy mindegyik henger alakf rudpermanens mdgnes volt. Elkepzelhet6, hogy csak minden mdsodik.) Ldtjuk,hogy egy bels6 primer- es egy kils6 szekunderkorbol allt a szerkezet eskondenzdtorokat is tartalmazott. Technikailag nem sok haszndlhato infor-m6ci6t lehet kisnirni a fennmaradlvinlatbol. L6nyeg6ben csak azt, hogy ittis permanens mdgnest, talan ldgyvasat es rezondns koroket hasznAltak.Maga Coler es t6rsa nem tudott elfogadhat6 magyarazalot adni a k6sztil6kmiikdd6s6re, ami nem csoda a kor technikai szintj6t tekintve. A szamudatirodalomban emlitest tesznek egy masik kesziildkr6l is, aminel tobb rezg6-kort kellett egymas fole helyezni, hogy a kdsziildk miikodesbe jojj6n. Ez6rtval6szinii, hogy csak rendkivtil toredekes az azinformhci6, ami itt megjelent,es lehet, hogy dezinform6ciot is tartalmaz. Azt letrjiilr., hogy a m6gnesekkozti legresnek vdltoztathatonak kellett lennie 6s csak egy bizonyos optimd-lis l6gresn6l indult be a rczonancia es az energia termel6s. Enn6l a megol-ddsn6l is volt egy bemeneti 6ramforrds, aminek a bekapcsol6sa kellett ahhoz,hogy a jelenseg elinduljon. Egyes leirasok szerint 3 rezondns korb6l 61lt arendszer 6s kirlon alrezg6koroket is tartalmazott.

A HUBBARD'FELE TELJ ESiTMENY TRANSZFORMATORA Hubbard-f61e teljesitmeny transzform6torr6l is nagyon keves inform6cioinaradtmeg. Az1928.szeptember27-iSeattlePostlntelligencecimiiujsdgbanmegjelent a k6sztilek kepe, miszerint egy olyan telesitmeny transzform6tortalkotott Hubbard, ami a bemen6 elektromos teljesitmeny h6romszoros6tadja ki. A 37. itbrdn l6thato elrendezes nagyj6b6l az ,,ovcsat" elrendezdshezhasonlo, 6m a permanens mdgneshez 8 szekunder tekercs kapcsol6dik 6snem 2, mint az ovcsat tipusu megold6sn6l. A fennmaradt rajz szerint abemenetet egyen6ram adja, majd ezt nagyfrekvencids valtodramm6 konver-tttli6k, aztin ezt egy transzformhtoron kereszttil a primer tekercsre juttatj6k.

l 0 0 n q , .

, t6 16 . , . . t' - . ' - * <

f,?'

6ound

fil 3.

I n! -<u//rk+

w(teft) (lef) n

F i7 . 4 .

so. AsRA: R comR-rEu pERMANENS ldcrueses reszUux RA.JZA BRtr HlRszrRz6tJELENTES Rl.cp.JANt. vRl6szir.rulEc ToREDEKES vAzLAT MAMDT MEG

H r { A f N l r . x ! 4 H t i

nr r.*r1..& rD$...r {{t .|Frr h.a h.

Ttt l Att lPLlf YtNG IAANSTOiMEn

fha i l lw. l mrgn.t lc r . roêt! l raqu.nct: 1.8 GHr.

tugg.r l .d rrronanct l .aqu.clct to. tha t . r . r tda.. :

! .3{0 } t r - 2.e cxrrz l llo . t l l Hr - 2.8 GHrr2i i2 1 . 1 6 2 H r - 2 . i 6 H r r 2 "

lh r H. . l mch.^ lc . t l .q rh o , co ih : 1 .73 ' - l {6 mm lo r d t l t l . hd .o l lRrl,r ot rh. c.nl.t ccl dirm.r.. to th l.norh tt3 lln rtr. !.rt hdrll

wh ich .qu . l r . d l .n . r . . o t tha c .n l . , co l c l 14613 - a9 f f i ,

lha ld . . l . . t lo o t th t d l tmr l . r o t lh r . !a l . r ao i l lo ih . 0 rm. l l t r .o i l !f t r l ba lHa GOLO€N SECI ION, i . . . rh . d i rd t . r o l th . .mr t cd l r hu t r b .30 nd ,Th. lqdowiÔ wl . d l rm. t . r , h rv . b . .n o . r?d : O.25 , O.5 hd 0 . t5 aa .

Maa iuaamaat t o t Fo f ml ld layr r aah: Mraru .am.n t t :

th. t..t dd.l:

S l i l l tqw l t .

3 tlF r ldtyl

if a9 ^6J

F=- rI l t . ol l - i "Li-J r

AenR. R HU BBARD-FELE rrszUur SznM ZDATOKBAN rrru U VRRNOT rO R E DEKESvAzlqrn Az ovcsAT emeruoezrsu, NyoLcKORos xrszuGrnol rEvEs

TECH N IKAI LAG E RTEKELH ETo I ru TO nvACIO MARADT FE N N

37

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

A 8 szekunder tekercs ismet csak egy rezg6k6r r6sze 6s kifejezetten aztkjitk,hogy a primerkort 6s a szekunderkort is rezonanciara kell hangotni' Afennmaradt feljegyzesek szerint egy nagyon 6rdekes reteges, kompozit struk-tur6t haszn6lt a belso, nagyobb 6tm6r6jii hengerben Hubbard. A belso vaszonira volt r6tekercselve egy rdteg rezdrot, majd ezt permanens m6gnesvette kdrtil. (Val6sziniileg fiiggolegesen egymds lo16 helyezett permanensmdgnes gytinikbol itllt ez a reteg.) F;zt egy ujabb tekercs vette koriil, amely-nek kapcsol6sa, csatlakoz6sa nem maradt fenn .Eztatdteget pedig mdgneses

,,szigetel6 anyag" vette koriil, ami val6sziniileg nagy permeabilit6su l6gyvasanyag lehetett. A Hubbard-f6le megold6snal er6sen hangsulyozz6k, hogynem mindegy, hogy milyen geometri6val alakitjdk ki a szerkezetet. Nagyonfontos, hogy az aranymetsz6s szabdlyait betartsuk. Ezt nemcsak a be6llitan-d6 frekvenci6kra, hanem a primer- es szekunderkor geometriai meretezdsereis fontosnak tartotta Hubbard. M6s drdemleges, hasznos informdci6 nemmaradt fenn errol a szerkezetr6l sem. Itt is hangsulyoztitk a rezonanciafontossagdt 6s ferromdgneses anyagokat, permanens m6gnest 6s l6gymAg-nest, valamint gerjeszto tekercseket haszn6ltak. Termeszetesen nem lehet afennmaradt feljegyzdsek alapjdn rekonstru6lni ezt a k6sztiLleket sem. Viszony-lag ujabb keletri a nemet alfa-theta k6sztil6k leir6sa, arri az ovcsat elrende-zesen alapul, csak ,,fazlk" ligyvas elrendezessel. Sajnos err6l sem maradtfenn technikailag hasznalhat6 1eir6s, 6s a kinyert teljesitm6ny sem ismert'

Sajnos az eddig fennmaradt leirdsok nem elegend6ek ahhoz, hogy pon-tosan rekonstru6ljunk egy-egy ilyen kdsztileket. Ezert nagyon sok szabad,hifinyzo param6terrel kell elindulnia annak, aki rekonstru6lni szeretne b6r-melyik megoldast. Nem jobb a helyzet a megadott szabadalmakkal sem.Pontosan azert. mefi a nemline6ris kicsatolAsi szerkezetekn6l nincs kifeje-zetten ebben a tem6ban megadott szabadalom. Van ugyan h6rom olyanmegadott szabadalom, amely val6sziniileg ilyen megolddst takar, azonbanezek sem alkalmasak arra, hogy b6rki megdpithesse 6ket. Az els6 ket sza-badalmat k6z6ljiik csak nagyj6b6l teljes fordit6ssal, de ezekb6l is l6that6,hogy az elektronika es az iizemi paramdterek megadasa hidnyzik az anyag-bol, ezlrtnem lehet a kesztil6keket megbizhat6an rekonstru6lni. A feltal6l6kegyik esetben sem Sllitottak'nagyon hatdrozottan, hogy energiatobbletetlehet a k6sziil6kkel elerni, viszont ebben az esetben nemigen lett volnaremenyiik, hogy megkapjitkaszabadalmat. A leir6s alapjin puszt6n a fluxusutak vdltoztatas6val term6szetesen nem lehet tobblet energidhoz jutni, mint

N EM SZABADALMAZIATOTT N EM LI N EARIS KICSATOLASI M EG O LDASOK 237

ahogy aztmar azeloz6ekben tisztdztuk. Eztaket szabadalmat az Ast Lirszloii:Jtalkt kieg6szitesekkel zinlak, amib6l kidertil, hogy a leirt modon semmi-k6ppen sem lehet energiatobbletet kinyerni ebb6l a rendszerb6l. Nem kjzdrtazonban, hogy megfelel6 elektronikai kapcsol6ssal, megfelel6 impulzusok6s rezonancia frekvenci6k be6llit6s6val, kisebb modositdsokkal ez a rendszerenergiakicsatol6sra haszn61hat6.

Vdgezetiil remelhet6 az, hogy az eddig kozolt anyag betekintest nyujt anullponti energia, a vdkuum fluktu6ci6 hasznositds6nak lehetos6g6be 6sjon6h6ny mtiszaki szakember, akinek van kedve es lehet6sege a kiserletezds-re, sikeresen veszi az akaddlyokat.

VI. RESZ

SZABADALMAZTATOTTNEMLINEARIS MEGOLDASOX

c. SuB|ETA-GARRON US PATENT 3,368,141

A talflrnany az elektromos framot teszi er6sebbe, intenzivebb6. Olyan mod-

szert es appar6tust ir le, amely valto6ram segitsegevel egy permanens magnes

fluxus6t szelektiv modon vtitoztatsa egy magas permeabilitasu anyagban.Ismeretes, hogy a transzform6torokban a feszriltsegek ar6nya a tekercsek

menetsz6m{val ardnyos. igy a transzformhtor-vesztesegeket lesz6mitvaNIt : N212, aholNq a primer tekercs menetszdma €s N2a szekunder tekercs

menetszama, valamint \ es 12 a tekercsekben folyo effektiv 6ram erteke. Aj6 transzform6torokban a fesztiltsdgek h{nyadosa kozel N1lN2. A vesztes6'gek h6 form6j6ban jelentkeznek es ezt el kell vezetni. A maxim6lis teljesit-

meny6tad6shoz min6l keskenyebb hiszterezishurokra van sziikseg. ugyanak-kor mind a primer, mind a szekunder tekercsek a r6juk jellemz6 impedan-

ci6n iizemetnek. Mig ide6lis esetben egy virltoinamu gener6tor szinuszhul-l6mot 6llit el6, ahol a fesztiLltseg es az 6ram azonos fazisban vannak, agyakorlatban nem ez tortenik, az iram es a fesz0lts6g 6rteket gyakran

torzitjitkfelharmonikusok es m6s faktorok. Ha egy 6ramkor a karakterisz-tikus impedanci6jdn miikodik es a fesziiltseg valamint az |tamgorbek alakjaide61is, akkor az6ramkor teljesitmenytenyezoie kozeliti az egys{gnyi ert6ket.Mivel a te|esitmenyfltvitel hatekonys6ga a teljesitm |nytenyezo negyzetdvelar6nyos, c6lszerii egys{gnyi teljesitm6nyt |nyezSvel miikodtetni az iramkoroket. Mivel a legtobb elektromos terheles induktiv es az {tviteli hfilozatkapacitiv jellegii tagokat Iartalmaz, az aramvagy kesik, vagy siet a terheles-

hez k6pest. Ez6rt szinkronmotorokat es statikus kapacit6sokat szoktak a

hiilozatba epiteni, hogy a teUesitmenyt enyezlI javits6k.

Ez6rt a tal6lmdny egyik c6lja, hogy javitsa a teljesitmenytenyezot es a

fesztiltsdg 6s 6ram hulldm form6j6t.Tovdbbi c6lja, hogy er6sitse az inamot ugy, hogy szelektiv m6don egy

permanens m6gnes fluxusAt v6ltoztatjuk egy transzformatorban, igy atansz-form6tor inama intenzivebb lesz.

SZABADALMAZTATOTT NEVUruTARIS ITITCOTOASOX 239

A tal6lm6ny tov6bbi e16nye, hogy a fenti transzform6tor 6ltal szolg6ltatott6ram 6rt6ke intenzivebb lesz, mint amit a szekunder kor menetszfima alapj6n v6rhatn6nk. Ez kiilonosen el6nyos t6voli vid6keken, ahol drhga az elekt-romos 6ram.

Iz AeRAx LEiRASAAz l. hbrin ldtszik a berendezds, amikor nem halad 6ram a primer tekercsen.

A 2. ibrdn l6tszik, amint a primer koron 6ram halad 6t 6s m6gnesesfluxust indukal a keszrilek magjdban.

A 3. itbra a 2. ilbrhhoz hasonl6, de az 6ram ellenkezo ir6nyban halad 6sezdrt a magban a mdgneses fluxus rtnya ellenkez6re v6lt.

A 4. ihrdn egy m6dositott szerkezet l6tszik, ahol az 6ram nem halad 6ta primerkoron.

Az 5. ibrlordn a 4. itbrithoz hasonl6an azlittszlk, amint az 6ram a primer-koron egy iranyba folyik.

A 6. irflrrin az inam i-r�inya a primerkoron az ellenkez6jdre fordul.

A JAVASOLT SZERKEzET IEiNASIAz ibrirkon azlbetii permanens m6gnest jelent, ahol N az 6szaki, S a ddlipolust jeloli. Az 1 mdgnes eszaki p6lus6tol Al armatura vezet, melynekmagas a permeabilit6sa, s igy a m6gneses fluxust kis veszteseggel vezeti. Egyhasonlo A2 armatira nyulik ki az| m6gnes deli p6lusdbol is. Az Al 6s .{2armatfrdk a Pl 6s P2 p6lus sapk6khoz csatlakoznak es a l0essel jelzetttranszform6torhoz.

A lGes transzform6tor primer tekercsei Bl 6s B3 jehiek, RC jeloli azt am6gneses fluxus hid tagot, ami kdr6 a Bl es 83 tekercseket elhelyezt6k. Aszekunderkor jele B2, ez is korbefogja az RC fluxus hidat.

Az l. irfl.rin nem folyik 6ram aBl,B2 6s 83 tekercsekben, az I mdgnesfluxusa a 11,12,13,14, 15 6s 16 fluxuspaly6t koveti.

A ll fluxus szetdgazlk a 12 es 13 fluxusra, amelyek 6thaladnak az RCz6natag (mag) X vegein, tov6bbhaladnak a 14 es 15 p6ly6n, majd ujraegyestilnek a 16 szakaszon es igy zinulam6gneses k6r. Fontos megjegyezni,hogy a 11 fluxus koriilbeli.il egyenl6 mdrtdkben oszhk szet a l2-X-14 felsoes a l3-X-15 also flrxuspiiyakozott. Az Al es ,{2 armatur6k, a Pl es P2p6lussapk6k 6s a m6gneses hid Xv6gpontjainak migneses orient6ci6 irdny6ta m6Lgneses fluxus kbnya szabja meg.

240 TERTECHNOLOGIA

Amikor 6ram halad 6t a Bl 6s 83 primer tekercsekben ugy, hogy az RCrnagban m6gneses fluxus indukal6dik, akkor Nl eszaki 6s Sl deli poluskeletkezik. Ekkor a Pl 6s P2 polussapk6k 6s a mdgneses hid X r6sz6ben amigneses orient6cio rigy alakul, hogy a m6gneses fluxus a 11 6s 16 szakaszkozott a 13-X-RC-X-14 pirlyin halad a 2. irftl.ra szerint. Mivel az F es Hhelyeken a m6gneses fluxus vezetese akadalyba iitkozik, ez€rt a l3-X-RC-X-14 pirlyin az I m6gnesbol erkezS fluxus (l6sd 2. 6bra) vonalainak szimaegyenl6 lesz az l. ttbrhn bemutatott fluxusp6ly6val, mely ket reszre oszlott,a l2-X-14-r e 6s a 1 3-X- I 5-re. Ez a hat6s gyakorlalrTag azonnal beall es a maganyaginak es a p6lussapk6k anyag6nakhiszterezis tulajdonsdgat6l, valaminta Bl 6s 83 primer tekercseken 6tmeno 6ram id6beli eloszl6s6t6l fiigg.

Az I permanens m6gnesbSl szarmazo fluxus kolcsonhatasa a magban aB 1 es 83 primer tekercsekkel a j61 ismert torvenyszeriisdgek szerint megyvegbe, az ilymodon keletkezett fluxus hozzdadodk a permanens mdgnesfluxus6hoz. Ha a tekercsek 6lta1 keltett fluxus sririisege kortilbeli.il megegye-zik az RC magban dramlo mdgneses fluxussal, akkor a fluxus megkettoz6dikaz RC tagban. A kdlcsonhat6s a primerkorben a fesziilts6g es az |ramfdzisittosszehangofa, es a szekunderkorben mind az RC tagban a primerkor induk-cioja, mind a permanens m6gnes fluxusa 6lta1 l6trehozott fluxusv6ltoz6s6ramot indukal.

Amikor a B 1 es B3 primer tekercsekben a fluxus megfordul, az RCmagnak es a P I 6s P2 polussapkhnak a mhgneses orient6ci6ja is megvaltozikugy, hogy a 11 es 16 koztimdgneses fluxus a I2-X-RC-X-15 p6lydn fog haladnia3.trbra szerint, aholaz I m6gnesb6l sz{rmazo teljes fluxus az el6bbi pitlyhnfog haladni. Az RC zonadet p6lusa most az S2-ben, az RC mag fels6 rlszdnlesz, az eszaki polus pedig N2-nel, igy a m6gneses fluxus 6thaladasa Hl-nel6s F1-n6l az azonos polusok kialakul6sa miatt akad6lyokba iitkozik 6s nemvalosul meg.

Megjegyzendo, hogy az Al 6s A2 armatir6k, a Pl 6s P2 p6lussapk6k 6saz RC mag anyagitnak nemcsak keskeny hiszter6zishurokkal kell rendelkez-nie, hanem ugy kell m6retezni, hogy a maxim6lis permeabilit6sa elegendolegyen azlpermanens m6gnes es a Bl, B2 primer tekercsek 6ltal keltettfluxusok elvezetes6hez (azaz ne menjenek telitesbe ekkor sem).

A 4., 5., 6. irl:.rir*^ olyan modszert mutatnak, amikor a rendszer oninduk-ci6ja jelent6sen csokkenthet6.

SZABADALMAZTATOTT NEMUNEARIS MEGOLDASOK

Az I m6gnes fluxusdt most az Al es A2 armatur6k vezetik a Pl es P2polussapkdkhoz. Az RC mag ugyanolyan anyagu, mint az 1-3 6br6kon esa P1 es P2 p6lussapk6k vegeihez van elhelyezve. Az RC magra van felteker-cselve a 822 pimer tekercs, melyet a v6lt66ramri forrdsra kottink. A P I 6sP2 p6lussapk6kv{geire helyezzik a szekunder tekercset, a 818-at es 820-ata Pl-re. a Blgct es B2lct aP2-re. Ezeket a szekunder tekercseket sorosan6s p6rhuzamosan is kothetjirk, vagy tetszes szerinti korhoz kapcsolhatjuk.

A 4. ihrim az littszk, amikor nem folyik aram a F22 pnmer tekercsen'Feltetelezziik, hogy 100 ezer fluxusvonalat vezetiink az I m6gnesb6l az Alarmatur6n 6t a Pl polussapka 6ga1ba, ahol az 50 ezer fluxusvonalat tartal-mazo iryakra bomlik sz6t. A fluxusp6lya az RC mag X vegein halad ifi aP2sapkdra, ahol visszamegy az I m6gnesre. A Bl8, Bl9, B20 es B21 szekundertekercseket 50 ezer fltxusvonal metszi. Ha viszont a fluxus nem vdltozikid6ben, nem induk6lodik 6ram a szekunder tekercsekben.

Az 5. d./rrrin elektromos 6ram folyik aB22 ptwter tekercsben ugy, hogyfelm{gnesezze azRC magot es a teljes 100 ezer fluxusvonal tfi}1aladionazRC magon Nl eszaki es Sl deli p6lusokat alkotva. Amint az inam el6szordtmegy a 822 primer tekercsen, az F 6s H helyeken nem haladhat 6tm6gneses fluxus, ezek szerint az az 50 ezer fluxusvonal, amely ezeken ahelyeken megy at es 6thalad a B 18 6s B2l tekercseken, elterel6dik ugy' hogyaB20 es B19 tekercseken haladjon 6t.

A mfgneses er6vonalak ezen elterelese, mely a 818 6s B21 tekercsekbenmegy vegbe, 6ramot induk6l ezekben a tekercsekben. Ugyanakkor a m6gne-ses erovonalak eltereldse, vagy intenzitdsnovekedese a B 19 es B20 tekercsek-ben hasonl6 6ramindukciot okoz. Ahogy aB22 pirner tekercsben az arameleri a maximdlis 6rt6ket 200 ezer fluxusvonal megy 6t az RC magon, ahogyaz 5. itbra is mutatja. Mivel az I mfgnes telitett, csak 100 ezer fluxusvonalmegy 6t az Al 6s A2 armatlrdkon. A m6sik 100 ezer vonal szdtv6lik a Ples P2 polussapk6kndl, ahogy ezt a szaggatott pontos vonalak mutatj6k, igy50 ezer vonal megy mind a Pl, mind a P2 polussapkdhoz. Ennek megfele-l6en a fluxusv6ltoz6son kiviil, amit a fluxus elterel6se okoz, tov6bbi 50 ezerfluxusvonal novekedes keletkezik a B 22 pimerkdri tekercsben induk6lt 6ramhatdsara, es a fluxus 6thalad a B18, B19, 820 6s B21 szekunder tekercsen.Amikor az irarl aB22 pimer tekercsben visszafordul, a magneses allapotszinte azonnal visszafordul a 4. i,};1rtnlifihat6 modon. A rendszer ugyanolyantipusu v6ltoz6son megy 6t, csak a fluxus 6raml6s most a Hl 6s Fl helyen

241

fl

1l3ll ! l

Ilo \ \

I

:l

:l

il

a9 o

;

:

244 TERTECHNOLOGIA

blokkol6dik, mert az RC mag eszafi p6lusa N2-re viit itt, a d6li polusa pedigs2-re. igy 100 ezres fluxusvonalnoveked6s tort6nika 818 es B21 tekercsekenkeresztiil az I m6gnesb6l szhrmaz6 fluxus megvdltoz6sa miatt, valamint aB22 prrner tekercsben bekovetkez6 mdgneses indukci6 miatt. igy a Bl8,Bl9, B20 6s B2l tekercsben induk6lt 6ram ellenkezb kiny6 6s azonosnagys6gu lesz, mint a 4. itbrin ldtott esetben.

A P I es P2 p6lussapkdk permeabilit6s6t ugy kell meretezni, hogy elegendolegyen a maxim6lisan indukdlt fluxus 6tvitelere an6lktil, hogy telitesbemenne ifi. Az€rt, hogy a szerkezet ne gyiiriim6gneskent viselkedjen, egy kisl6grest kell hagyni a mag es a p6lussapk6k kozott. Az armatir6k es apermanens m6gnes helyett egy meggorbitett, vagy U alaku m6gnest is hasz-n6lhatunk, melynek p6lusai a p6lussapkdkhoz ernek.

vf LLASENOR DE RTVAS US PATENT 4,()06,401

A taldlm6ny m6gneses energia segitsegevel dllit el6 elektromos energidt egyolyan alacsony koltsegii gener6torban, ahol egy permanens m6gnesb6l sz6r-maz6 fluxust gyorsan vdltoztatunk, hogy v6lt66ramot gener6ljunk a magtekercseiben.

Permanens m6gnest rdgota haszndlnak mdgneses fluxus forr6sak6nt mindonmag6ban, mind elektromdgnesekkel kombindlva, hogy az inamot er6sit-s6k. Ilyen esetekben, mivel az elektromdgnes vez6rl6 jeldnek frekvenci6jamegn6, az elektromdgneses tekercsek induktanci6ja is n6, 6s a mAgnesesfluxus pitlyirjhnak ellendll6sa, reduktancidja is n6, ami korldtozzaageneritrt6ram 6rt6kdt.

A tal6lm6ny celja, hogy olyan elektromdgneses generiitort alkossunk,amely egy permanens m6gnest tartalmaz fluxusforrdsk6nt, ahol a generdlt6ram a szabiiyzo frekvencia fiiggvdnyekent novekszik, es a szab6lyz6 frek-vencia a m6gnes fluxusdnak tinyifi vitltoztatja.

A taldlmany m6sik celja, hogy olcs6 elektrom6gneses generdtort k6szit-hesstink, mely permanens m6.gnesb6l 6s egy magb6l (z6n6b6l) iill, ahol apermanens mdgnesb6l szinmazo fluxust gyorsan valtoztatjuk kapcsol6solckal, s igy a mag tekercsein v6lto6ram keletkezzen.

Tov6bbi c61, hogy olyan elektromdgneses generdtort kapjunk, amely egypermanens m6gnesb6l, valamint k6t kokillboz6 m6gneses fluxusp6ly6b6l

SZABADALMAZTATOTI NEMUNEARIS MEGOLDASOK

all, melyek a m6gnes 6szaki 6s d61i polusa kozt vannak, 6s mindegyikbenlehet6s6g van a fluxuskdrok zininbta es nyit6sdra egy zonatag segitsegevel'Ez lehet6seget ad a magban 1ev6 m6gneses fluxus ir6ny6nak gyors v6ltoz-tathsdra, igy a zona (mag) tekercseiben viitoinam indukAlodik.

A fentieken tril tov6bbi c6l, hogy a taliimhny olyan fluxus kapcsol6mechanizmussal rendelke zzen, amely telitesbe viszi a mdgneses fluxus pdly6-j6t, s amely mer6leges a permanens m6gnesb6l szfirmazo mdgneses fluxus-p6lya i6nytra, igy szelektiven blokkolhatja vagy megnyithatja a m6gnesesfluxus 6raml6sdt.

A fentieket pontosabban i1lusztr6lj6k a rajzok'.Az L i$rin a jelen tal6lm6ny 6ltal leirt gener6tor perspektivikus taiza

l6tszik.A 2. ihl/rlrin az elektromdgneses gener6tor oldalir6nyu rajza lifiszlk az l.

6br6n kijelolt 2-2 metszet szerint.A 3. 6br6n az L itbthn mutatott elektromdgneses generdtor elolnezeti

rajzalittsztk a nagyfrekvencids, kis nagysdgu kontroUeleketvezerlS 6ramko-rokkel egytitt, melynek az a feladata, hogy a permanenes m6gnesb6l sziLr-mazo miryneses fluxus 6ram16s6t gyorsan vdltoztassa a zonitban (magban),hogy nagyfesziiltseg[i v6lt6aramot induk6ljon a zona tekercseiben.

A 4a 6s 4b irfrirtu a gener6tor elol- 6s oldaln6zete l6tszik az e1s6 f6l ciklusalatt, hogy a szabiiyz6jelek, impulzusok segitseg6vel a permanens mdgnesfluxusa a zonbn az egyik iranyba 6ramoljon.

Az 5a 6s 5b 6bran az elol- 6s oldalndzet ldtszik a 4a es 4b ilbrir}'ozhasonloan. A gener6tort a ciklus mdsodik feldben mutatjak, amikor a zonirban a m6gneses fluxus trinya megfordul az el6z5 cikiushoz kepest-

Altal6ban a ta1a1m6ny altal leirt elektromigneses gener6tor egy l0 jelti

er6s mdrgnesttartalmaz, melynek 12 az €szaki p6lusa es 14 a ddli p6lusa' Apennanens m6gnes €szaki 6s deli p6lusdt ket mdgneses fluxusp6lya kdtiossze, a 16 6s a 18. A 16 fluxusp6lya tartalmazza az els6 6s masodikfluxusp6lya kapcsol6t 2O es 22 sorsz6mmal, melyek a 16 fltxusp6lyat nyitjdk6s zilrjitk, mig a 18 fluxusp61y6n a24 6s 26 fluxuspalya kapcsolok vannakelhelyezve hasonlo feladattal. A 16 6s 18 fluxusp6lya kozott 6s a 20, 22,24es 26 fluxuskapcsol6k kdzdtt van a 28 magas permeabilitasf anyagb6lkdsziilt zonatag, amelyen a 30 6s 32 elektromos vezet6b6l k6sziilt tekercsekvannak, amelyek ktils6 terheleshez vannak kotve.

Fra.4a. tka,4b.22 iz 54t6

1-JA, < / ,

z0

ilr?B

5E

32

H

SZABADALMAZIATOTT NEMLINFARIS MEGOLDASOK

Altalaban a 10 m{gnes 12 €szaks. p6lus6bol szirmazo fluxus szetoszlik

6s egyszerre 6ramlik a 16 6s 18 fluxusp6lyfin a 14 p61usig.

A talalm6ny miikoddse sor6n a 34 elektronikus kapcsoloszerkezetnek az

a feladata, hogy a 20 es 26, valamint a 22 €s 24 fluxuskapukat, kapcsolokat

miikodtesse, hogy a 16 es 18 fluxusp6lyak szegmenseit nyissa es z6rja igy,

hogy a 10 permanens m6gnes fluxusa a 28 zonatagban, a 30 es 32 teker-

csekben valtakoz6 dramot gener6ljon, melyet egy kiilso terhelesre kotnek.

A kapcsolorendszernek egy kis erossegri nagyfrekvenci|jt szabilyzo,

vezerlo jelet kell adnia, hogy a zonatagban a fluxus trinya valtozzon es

viszonylag nagy fesztilts egiivitltoinamot hozzon 16tre: A v6lt66ram nagysdga

a zonatagban aramlo fluxus v6ltoz6s6nak, idobefi lefutasanak ftrggvenye.

Jelen taldlm6ny illusztralt form6j6ban a 10 magnes egy darabb6l 611, de

a 16 6s 18 fluxusp6lyak magas permeabilitasu l6gymagneses anygagb6l

kesztilnek 6s tobb darabb6l.A talaknanynal tobbf6le kapcsolasi form6t lehet felhasznatni. Alacsony

frekvenci6ni/- a 16 es 18 fluxuspirlyikat mechanikusan vagy manu6lisan is

lehet kapcsolni, Ey a szegmenseket szelektiv modon mozgatjuk. Nagyfrek-

venciirs miikodteteshez a kapcsol6s ugy tortenhet, hogy egy magas perme-

abilit6su anyagot telit{sbe visziink kereszt ir6nyu terrel (a fluxuspAly6ra

meroleges iranw t6rrel). A telites azonnal megnoveli a fluxuspalya reluk-

tanciitjitt (ellenall{sdt) 6s megnyitja a mdsik m6gneses pitly|t a kijelolt

kapcsol6 t6rresz6ben. Egy ilyen kereszt-telitesi mechanizmus az 6br6n is

l6tszik, 6s egy U alaku magas permeabilitfsu anyagu zonihol611 es alacsony

induktivit6su tekercsbol.A20, 22,24 es 26 kapcsol6si pontok a 36, 3 8, 40 es 42 U alaku magokhoz

tartoznak 6s ezeken a 44, 46,48 es 50 alacsony induktivitfsu tekercsek

vannak. Mindegyik fluxuskapcsolonak azonos a felepitese es a miikodese.

P{ldful a 20 fluxuspflya kapcsolot ugy lehet mtikodtetni, hogy a 44 tekercsre

aramot kapcsolunk. Ez az iram a 36 U alaku magban m6gneses fluxustgerjeszt, ami mer6leges a 16 fluxusp6lya kinyina 6s telitesbe viszi a 16

fluxusp6lya megfelel6 szakaszat a 36 mag p6lusai kozott, ami mer6leges a

10 mAgnesb6l eied6 fluxus kinyina. igy megnyilik a 16 palya azon szakasza,

melyei a 20 fluxuskapcsolo z6r. Amint az 6ram nem fogik tobb6 a 44

tekercsben, a 36 u atakf zonihan a fluxus megsziinik 6s a 16 fluxusp6lya

ujra zirodlk...

247

TERTECHNOLOGIA

...4 34 dramkori rendszer, amely a fluxuskapcsol6kat szabiiyozza es igya 28 zonardszben a m6gneses fluxus kinyitt vezerh a 3. i./crrirn l6thato 6s a64 nagyfrekvenciils v6lto6ramu forrdsb6l 6ll, amelyet ndgy korhdz kapcsolunk parhuzamosan, a 44, 46,48 6s 50 korokh6z, melyek a 20, 22, 24 6s26 fluxuskapcsol6khoz tartoznak. Mlndegyik pdrhuzamos korhdz egy di6datartozik (vagy mds egyenirinyit6 eszkoz), amely a 66, 68, 70 vagy 72 jellelvan elldtva 6s a 20, 22,24 6s 26 fluxuskapcsolokhoz tattozlk. A 66 6s 68diodek, melyek a 20 6s 22 kapcsolokhoz tartoznak, ellenkezo kinyba van-nak kapcsolva, mint a 70 6s 7 2 di6dek, melyek a 24 es 26 kapcsol6elemekheztafioznak. A 66 6s T2,valamtnta 68 6s 70 diod6kvannak azonos kapcsoldsiirtnyba 611itva.

igy a vezdrlljel els6 vagy pozitiv fdlciklusa sordn a 64 nagyfrekvencidsforrdsbol az iram a 66 es 72 diodikon irt a 44 es 50 tekercsekbe folyik, miga 68 6s 70 diod6k nem engedik az ilramot a 46 es 48 tekercsekbe. A 44 6s50 tekercsekben foly6 aram a 36 6s 42 U alaku z6natagokban olyan dramotinduk6l, mely telitdsbe viszi a 16 6s 18 fluxuspAlya egy€gy szakasz6t, 6s igyhatdsosan megg6tolja a m6gnesb6l a fluxus 6raml6sdt a 20 6s 26 fluxuskapcsol6n tul. Ott egy nagy mdgneses ellen6ll6su resz alakul ki, es a l0 m6g-nesb6l kiindulo fluxus a kisebb ellen6ll6s utj6t kovetve a 12 lszal<tpolusbola 18 fluxuspitlyin i$ 6s a 24 kapcsol6n irt a 28 z6natagon 6t halad. Ezt az6llapotot mutatja a 4a es a 4b ibra. A 20 6s 26 kapcsolokndl lev6 keresztazt thrhzolja, hogy gyakorlatilag nyitott allapotban vannak.

A 4b itbra szerint a l8 fluxuspdlya €s a 28 zonatag tal6lkoz6s6n6l lev6helyen a fluxus kett6v6lik, az 52 6s 54 elemeken 6t lefele halad es a 28zonatag es a 16 fluxusp6lya taldlkozdsi helyen6l egyestil ujra, hogy a 16pirlyin keresztiil haladva a 14 deli polushoz 6rjen. Ilyen fluxusaramlils a 28zonatagban 6ramot induk6l a 30 6s 32 tekercsekben.

A m6sodik vagy negativ fdlciklusba a 64 kontrolljel forrdsbol csak a 686s 70 di6d6kon 6t folyik aruma 46 6s 48 tekercsekbe. Ezaz6ram a 16 6s18 fluxusp6lyak utjdban keresztir6nyu telit6st hozlltre a 22 6s 24 fluxus-kapcsol6k kornyezet6ben.

Az 5a 6s 5b rajzok szerint ekkor a l0 permanens mdgnesb6l szinmazofluxus a 16 fluxusp6lyan felfel6 halad, majd a 20 fluxuskapcsol6n kereszttilmeg6rkezik a28 zonatageliryazisihely6be. ott a m6gneses fluxus kett6v6lik6s lefel6 halad az 52 es 54 elemeken kereszttil, hogy a 18 szakaszon ujrataliikozzanak. Ezut6n a fluxus tov6bb halad a l0 m6gnes 14 d6li p6lus6hoz.

SZABADALMAZTAToTT NEMUNEARIS MEGOLDASOK

Ez a fluxus a 30 es 32 tekercsekben 6ramot induk6l, amely ellenkezf kinyu,mint a megeloz6 fel ciklusban. Magas permeabilit6su anyagokat felhasznalvaes alacsony induktivitdsu tekercseket a fluxuskapcsol6kban el6rhet6, hogya keresztir6nyu telites kis aramokkal letrehozhat6 es igy kis jelszintii vezdr-l6jeleket kell haszn6lni. Ennek ellen6re er6s permanens m6gnes felhasznd-las6val a 28 (gprii alaku) tagban indukdlt v6lt66ram viszonylag nagy lesz.

Mindl magasabb frekvenci6ju a kontroll jel, annal nagyobb frekvencidju6s nagysdgu az induk6lt arama 30 es 32 tekercsekben.

A ta161m6ny mrikod6kepess6g6t alapvetoen befolyasola a 4 darab,,fluxusszelep" energiaigdnye 6s miikod6kepessege. A n6gy ,,szelep" akkor mrikod-het j6l, ha a ket 6ppen zino,,szelep" miikddtet6sehez kevesebb energia kell,mint ami a 30 es 32 tekercsekben indukdlodlk.Ezert fgy kell a fluxuspdly6tmeretezni, hogy nagyon k6zel legyen a telitesi frtelrhez, mert akkor kis6ramerossdggel keresztir6nyu telitesbe lehet vinni a p61yat.

Ezt gondos meretezdssel valoszinrileg el lehet 6rni, de k6rd6ses, hogyteljesen le lehete blokkolni a kersztir6nyu telit6ssel a fluxus terjedds6t.Tov6bbi kerdes, hogy lehete hasznositani a fluxusszelepek zdr6ciklusa ut6na zinotekercsekben induk6lt 6ramot.

A CARLOS SUBIETA-GARRON. ES A VILTASENORDE RIVAS-FELE TALALMANYOK KRITIKAJA(AST LASZLO VILLAMOSM ERNOK TANULMANYA)

A KRITIKA M6DSZERETermeszetesen neh6z feladat csup6n a leir6s alapjln taliilmdnyok mtikod6s-k6ptelensdg€nek bizonyitdsa, hiszen sok esetben az a felfedezds 16nyege,hogy egy eszkozzel sikeriil egy addig ismeretlen effektust el66llitani vagyfelhaszn6tni. A kritika rgy csak az elmeleti sikra vonatkozhat: ha valamitcsin6l is a szabadalmaztatott szerkezet, semmikepp sem ugy, ahogy az amagyarinatban szerepel. Erre az alkalmazott ismeretek inkonzisztenci6jaszolgaltathat alapot, hiszen egy magyaritzo erorc szdmot tart6 fejtegetds nemtartaknazhat sulyos logikai ellentmond6sokat. Ezt az elvet a gyakorlatbanketfelekdppen is kamatoztathatjtk: egyreszt, ha tapasztalt, a hagyom6nyoselmeleti keretekbe nem illo megfigyelestinket inkonzisztensen pr6baljuk

250 TERTECHNOLOGIA

elmeletileg leirni (ami el6bbut6bb kideri.il), akkor a magyarinafitnk, esetlega probldma megfogalmaz6s6t segito kisdrleteink szorutnak reviziora. Mds-fel6l, ha teoretikus ir6nyb6l indulunk, akkor eppen azdrt feltdtelezziik egymegkonstrudlando szerkezet miikodeset, mert az Altalunk elfogadott elme-leti rendszer amagadefini6lt objektumaival es osszefiigg6seivel, torvenyeivel(amelyekre mi magunk is tamaszkodunk) nem zhrjakt (termdszetesen logi-kai alapon) az 6ltalunkj6solt viselked6st.

Ezlrt a kovetkezo modon fogok elj6rni:Mindkdt leir6s eseten meghatdrozom azt a teoretikus keretet, amelyen

beliil az otlet kidolgozdsra keriilt. Ezen a szinten fogalmazom meg a kritikdt,melynek c6lja: kimutatni, hogy a megadott m6don (!) egyik tal6lmdny semmiikodhet. Teh6t csak a f6 gondolatok kiemeleset tartom szem el6tt, mel-l6zve a lenyegtelen koriilm6nyeket. Ett6l elter6 elemz6st kiz6r6lag empirikuseredm6nyek feldolgoz6sa kivdnna, ami jelen esetben nem 6ll fenn.

A SZABADALMAK KRITIKAJAHOZ FELHASZNALASRAKERI'L6 ALAPISMERETEKB6r a Subieta-leirds elemz6sehez eleg lenne a divB: 0 Maxwell egyenletismerete, drdemes a k6rd6st 6ltal6nosabban t6rgyalni. (A sziikseges ossze-fugg6sek megtaldlhat6k pdlddul Feynman Mai Fizikdj6nak l. koteteben.)El6szor ndznJk meg, hogy a ma haszndlatos fizikai keretek kozott milyenelvek felhasznal6s6val vegezhettink szamitdsokat m6gneses korokben, majdvizsgaljuk meg a ,,fluxus megmaradasanak" kdrdesdt!

A kovetkez6 egyszenisit6 feltevesekkel 6liink:l. Ahol a szerkezetek feldpitese megengedi, a m6gneses indukciot, B-t, a

m6gneses t6rer6ssdget, H-t, a keresztmetszetet, A-t, 6s a hosszat, lct,skalir mennyis6gkent kezeljiik.

2. Elhanyagoljuk a sz6rt tereket, mivel ezek az elm6letben nem jifiszanakszerepet.

3. Nem foglalkozunk tranziens jelens6gekkel, ugy tekintjtik a problemit,mintha stacion6rius 6llapotok pillanatszeriien valtan6k egymfst a miikGdes sor6n, ezzel igyrs csak a feltal6lok malm6ra hajtjuk a izet.

4. Nem vizsg6ljuk a folyamatok ism6tl6des6nek frekvencidjit, nem gyani-tunk rezonancia jelensdgeket sem, mivel ezekre nem hivatkozik egyikszabadalom sem.

SZABADALMAZIATOTI NEMUNEARIS MEGOLDASOK

5. Minden felhaszn{lt anyagot a cel szempontjAbol ide6liskent vesziinktekintetbe.

6. Zitrt rendszert t6teleztink fel, azaz semmifdle kiils6 er6hat6ssal, energia-6rammal stb. nem szdmolunk, szinten azzal az indokkal, hogy nemtortenik ezekre valo hivatkozds.

Ismdt fontosnak tartom leszogezni, hogy mrikod6 (!) szerkezetek eseten m6smegkozelites lenne kivdnatos, most viszont elm6letileg j6solt effektusoklogikai vizsgalata a cel.

Nezztik tehttL azokal az egyszeriisitett egyenleteket es nemileg idealtzitllelemeket, amelyekkel a tovdbbiakban dolgozni fogunk:

Maxwell egyenletek:

f -

divB =0-+ | 4d4:0 + ) ' . BAi=0J o - - A

b6rmely zart feluletre es

I

rotH=J--> | HdL=N1-+F Hi l ,=I , iJJ o - - a

bdrmely zirt gorbere, ahol NI a kiilso gerjesztes.Az eltoldsi 6ramokat elhanyagoljuk (ez kis frekvencidkon megengedheto,

l6sd p6lddul Simonyi: Elm,! leti vi I lamos s dgtan, 32. oldal)Az iilando m6gnes hiszter6zis gorbej6r6l l6sd az l.l itbrifi. Ebbol a

sz6munkra erdekes lem6gnesezesi szakasz modellez6s6re 16sd pelddulBenk6: Ittand| mdgneses kdrdk szdmitdsa cimii konyv6b6l az 5'3 fejezetet'A lemdgnesezesi g6rbdt az 1.2 ttbra mutatja.

Az idealis ldgyvas saru telitesi m6gnesez6si gorb6j6t az 1.3 itbra mutatja,6s az idedlis teliteses saru 6br6jdt az 1.4 irbra. Ezt a sarut kapcsolo celjdrahaszn6ljuk.

Vezessiik meg be a kovetkez6 jeloleseket: Nnotinr(H) es N6noî1r,'r(H),melyekre

Nyotit rr(A : 4P, N4iro*i1rur(Il) = ry

lERTECHNOLOGIA

Ndzziink egy p6ld6t az eddigi ismeretek felhaszn6las6ra (16sd 1.5 6bra).Most a kovetkez6 egyenletek irhat6k fel:

Hi l i=0

(nincs ktils6 gerjesztes)

H^l^+ HrJnr+ Hurlnr+ H/t=0

(a zhrt gorbe a szaggatottan jelolt ut)

L By''=oi

(figyelembe veve a feltiletek iranyitdsit is)

BrA^= BurAnr= BrzArz= BtAt IL

(Azirt feliileteket a ktilonboz6 anyagokat elvilaszto feltiletek koriil vetttikfel.) Vezesstik be a mdgneses fluxus fogalmdt Qi = BAi.Ebb6l azt a kovet-keztet6st vonhatjuk le, hogy a fluxus 611and6 a kor ment6n. Ha az egyeskeresztmetszeteket egyenl6nek vessztik, akkor II. igy egyszertisithet6:B: dll. a kor mentdn. Felhasznalva a B, = pIlu 6sszefiigg6st az ide6lisnakfeltetelezett saru 6s a &= F&t egyenl6s6get a l6gr6s esetdn, az I. dsszefiig-g6st a kovetkezcik6ppen alakithatjuk 6t:

H ^ 6 + t t , , , * % 4 . * ! t r = o L 'l-r tr

- lro

Vegytik figyelembe, hogy jo saru esetdn F )) Fo, igy a kovetkezlkozelit6sse1 6lhettink:

Ij

H^l^+*, ,*o - -> 81-- H^+lto

II. '

rrt*l

o. i l { ' ' l ' f r*r- , . rnt" l n ' A ' q * i o )

**ts.#|'rr

tr.

! - a

ffiI l l t t tl # lT I I I

W I I

I t n I II I t - t f I I

/fU.J IL t - l

LI ,

r.1.

g"Qr+p,.tp+y)*t l0..$.p.rrr.f

O,'f*P+f

x&|(H

254 TERTECHNOLOGIA

Mivel ,8, = Bt -+ B^ - - Hr+ B, es H.kapcsolat6ra van egy masik. t

osszefligesiink, amit grafikusan adunk meg, igy a ketto egybevetesevel meg-kapjuk az aktualis munkapontot, amit az 1.6 thrln dLbr6zoltunk. Felrajzol-hatjuk a kovetkez6 helyettesit6 k6pet is, amely az 1.7 irl:�rin ldtszik (l6sd aBenk6 konyv 5.4 fejezetlt, bdr ott eltero el6jelek szerepetnek).

Megjegyzendci, hogy ez a kozeht6s csak az A ponthoz tartozo H6niinagyobb llertdkekre erv6nyes, de ez esetiinkben nem okozhat gondot. Azeddigiek alapjhn az althbi fontos felismeresekre juthatunk:l. Afluxus abban az ertelemben marad meg, ahogyanazaramaz elektromos

aramkorokben (l6sd Kirchofitorvenyek), vagyis nincsenek forr6sok vagynyel6k a korben. igy, ha megvirltoznak az er6vonalak utjdban lev6 m6g-neses ellen6lldsok (reluktanci6k), akkor ugyanaz az iiland6 m6gnes m6sfluxust fog eredmenyezni.

2. Az elSbbi meg6llapitdsunkb6l k6vetkezik az is, hogy a fluxust csak z6rtfolyamkent van ertelme felrajzolni, kiilonben nem teljesiilne a divB: 0osszefiigges.

Ujabb illusztrdciokent nezzinkmeg egy esetet, mely az 1.8 6br6n l6tszik.Az egyszeriis6g kedveert tftelezzik fel, hogy p, )) Ft, Fz) >> Vo, iW akovetkez6 j6l haszn61hat6 helyettesit6 kdphez juthatunk, amely az 1.9 irf�lrrinlifihato.

Az eredmdnyekb6l vil6gosan l6tszik, hogy @ = Or + 02 birmilyen anya-gok mellett, de a konkr6t 6rt6kek ugyanazon (!) gerjeszt6s (ND mellett isvdltoznak, pr 6s pz esetleges vitltoztatbsilal. igy, ha p6ldaul pyt valamilyenm6don jelent6sen lecsokkentjiik, akkor sz6 sincs arr6l, hogy az ebb6l kiszorulo er6vonalak ,,irtkinyitodnanak" a m6sik 6gba, hanem egyszerfen lecs6k-ken az osszfluxus. Ez6rt csaloka az erovonalak sz6m6val briveszkedni.

Most pedig nezziik a C. Subieta-Garron-fele szabadalmat (az egyszeriisi-tett rajz a 2.1 ifurin l6tszik).

El6szor rajzolunk egy helyettesit6 k6pet (2.2 itbra), ami egyenertekii aprobl6ma szempontj6bol a szerkezet szimmetriz irlt vttltozattwal (a mdsikrais alkalmazhat6). A feltal6l6 sz6nd6kanak megfelel6en feltdtelezztik, hogynem kovetkezkbe egyetlen szakaszon sem telit6s. Az idedlisat megkozelit<i

t { . &7-

d'. I"3a- R .

a.. *

.Ll..

rt qlr nd&8 ,lr.rt.!'Ir r o r i r t (a . [ ' - l r

llrt

i

I

256 TERTECHNOLOGIA

viszonyok eset6n elhanyagolhato R11, Rp, R6, Ro2, R4, Rpz, a hid pedigkiegyenlitett akir az allando m6gnes, akin az elektromdgnes fe161 nezve.M6g Rya 6s R 6rt6ke sem fogia ldnyegesen befolydsohi a kialakul6 fluxust,igy ezeket is r6vidzdrral helyettesithetjtik.

A kapcsol6s egyszeriisdge es szimmetridja lehetove teszi, hogy a kdrbenkialakulo fluxusokat ne peld6ul a csomoponti potenci6lok modszereveloldjuk meg, hanem fin€zlsre. Val6sziniileg a feltal6l6 is igy j6rt el. (L6sd2.3 trbra.)

Ldthato, hogy a ,,fluxus megmarad6sa" b6rmely csomopontban tefesiil:a befolyo es kifolyo fluxusok megegyeznek. (Ez ftzlkatlag ekvivalens|eBM= Gval.)

Nezztik meg mi tortenik, ha I O | = | 6. l. A abszolut lrt€kre azertvan sztikseg, mert I viiltakozo 6ram, es igy fli'vdltakozo gerjesztes viitakozoO* fluxust fog eredmenyezni, amelynek 6* a csucserteke, ahogy az a 2.5es 2.6 6brdkon l6tszik.

Lathat6 teh6t, hogy hi6ba ,,szorul ki a fluxus" hol innen, hol onnan, eza rdsz nem terelodik dt sehov6! A fe1tal616 elkepzel6seben ott a hiba, hogya gerjesztett flrxust nem zinodo folyamk6nt veszi figyelembe, hanem ugy,mintha forr6sa 6s nyeloje lenne a vasmag egyik, illetve mdsik vegevel. Ekkorazonban felvet6dik az a k6rdes is, hogy ugyan miert titkdzne akadalyokbaegyes szakaszokon a fluxus vezet6se a tekercs gerjeszteset6l. Mdsik oldalr6lis megfoghatjuk a kerddst: ha a hid kiegyenlitett afeltltelezes szerint, akkoraz iilando m6gnes fluxusdnak semekkora resze sem fog 6thaladni a teker-cselt tagon, amiga p6lusok reluktanci6ja nem vdltozik, mdrpedig a telitest6ltilol eznem kovetkezik be. fgy akirhovd is helyezztik a szekunder tekercset,idedhs esetben is csak annyi energidt nyerhetiink vissza a berendezesbol,amennyit befektetttink a vitkakozo fluxus gerjesztes6be.

A V de Rivas-fele szabadalomAz alapgondolat itt is az, hogy a m6gneskorben kialakul6 fluxusfolyamok

,,terelgetes6vel" induk6funk fesziiltsdget ugy, hogy a befektetett energiaelhanyagolhat6 legyen a kinyerhet6hdz kdpest. Maga a tal6lm6ny ndmilegbonyolultabb azel6bbthrgyaltnii. A szerkezet pontos analizise, az optim6lismiikodesi viszonyoknak megfelel6 tervezese 6s a peri6dikusan zaj16 folya-matok korrekt energetikai vizsgdlata meglehet6sen osszetett meggondol6-sokhoz vezetne, amelyekre most nem t6rek ki, ehelyett a fluxus kapcsol6s

SZABADALMAZIATOTT NEMUNEARIS MEGOLDASOK

kerddset tdrgyalom ttzinolag, ugyanis a felta1616 erre epiti elkepzeleset. igymost m6g sziikebbnek tiinhet a kritika kore, hiszen annak nem adomctfolatifi, hogy egy kis energi6val kapcsolgatott nagy m6gneses energia6ram-l6s, 6s ennek kovetkezteben lo0%-ndl nagyobb hatdsfokkal mfkod6 szerke-zet elSttlhthat6 lenne, de az ismertetesre keriil6 elvi kifog6sok kerdesessdteszik a tov6bbi, melyebb megfontoldsok sziiks6gess6g6t. Atal6lm6ny szerintegy 611ando m6gnes 6ltal keltett fluxus halad 6t nyolcas alakban k6t ktilon-boz6 uton annak megfeleloen, hogy hogyan 6llnak kapcsol6ink. Ezek a,,szelepek" olyan szakaszai a telitesi szakasszal rendelkezo l6gym6gnesesanyagnak, amelyek reluktanciAjat ugy tudjuk megnovehi, hogy keresztirinyuter bekapcsolds6val telitest ideziink el6.Yigydzat, az ek'kor elo6ll6 tereross6ga fofluxushoz tartozo es a kapcsolt terer6sseg vektoridlis ered6je\? Felt6vea haszniit anyagok homogenitasdt es izotr6piitiitt, ez nem neheziti meg asz6mitasokat es a tovdbbi gondolatmeneteket sem, hiszen most a kapcsol6szakasz B-H grafrkonj6t ennek az ered6nekaz abszolitt 6rtekdre vonatkoz-tatjuk.

A leirdsban az iil, hogy a szelep akkor mtikodik jol, ha a f6fluxus min atelit6s kozelebe vitte a vasat, mert ekkor kis seg6dgerjesztessel m6r a kozelvizszintes, nagy reluktanci6ju szakaszra keriilhettink. (Hangsulyozrtam,hogy ez csak a dinamikus reluktanciSra iil.) IJW €rzem, hogy a legegysze-rribben a kovetkezokeppen mutathalokt az elgondol6s hib6ja egy kvalitativk6p alapj6n:

Az egyszeriiseg kedve6rt tekintsiik ugy a kapcsoldst, mintha itt az indukciovonalak kozel homog6n eloszldssal egymAsra mer6legesen kereszteznekegym6st (16sd 3.1 6bra). Persze ez messze van az igazsdgtol, de a jelenlegit6rgyal6s szempontj6b6l lenyegtelen.Tetelezzik fol, hogy a f6fluxus min atelites hatdr6ra vitte a vasat. Ekkor a kapcsol6ban a terer6sseges az indukci6vektor is a f6fluxus khnydba mutat. Ezt a fluxust kizinolag ugy tudjuk atelites fenntart6sa mellett csokkenteni,ha az indukcio vektort ,,kiforgatjuk"az eddlgi ir6nyb6l egy keresztir6nyu t6r segits6g6vel, mint ahogy ez a 3.2itbrin liii(;szik. A terer6sseg vektor a zonhban az osszetev6k vektori6lis ere-d6je lesz, teh6t megnovekszik es elfordul a kiindul6 helyzethez viszonyitva.Ezt az ir6nyt veszi fel az indukci6 vektora is, azonban a telitds miatt m6rkozel 6llando marad az abszolttt ert6ke. Mivel a kiilonboz6 szakaszokhat6rol6 feltiletein az indukci6 norm6lis komponense folytonosan megy 6t,ezSrt azt kapjuk eredmenyiil, hogy a fffluxus csokkenes6t egy kapcsol6

258 TERTECHNOLOGL\

fluxus megjelen6se, majd n6vekedese kisdri. A szelep teljes ,,lez6ritsa" ugyval6sithat6 meg kozelitoleg, ha a m6.gneses terer6sseg ered6 vektora akapcsolo saruinak trdnyiha esik, a f6ir6nyba es6 terer6sseg viszont ekkorlesz a legnagyobb, mivel a lezdrt szakasz a celnak megfelel6en l6gr6shezhasonl6an fog viselkedni. szo sincs teh6t arrol, hogy tigyes megvalosit6seseten a fluxus terelgetes elhanyagolhatoan kis gerjesztesekkel megoldhat6lenne, scit kerddses, hogy egy6ltalin gazdasilgos lehet-e a kapcsolo mtikod-tetdse valamilyen energia ifialattto szerkezetben.

A l:*toti;"4sktii{romto

a

*o--6m\M

r. t .

Htnt!& rcjr, +tfdr.\cts..\

t.l

AUrJr"ti" o. Jifkrurlnr {adorii, so.,*r(A.lg)

sonri'rak (p(. 96) tcrcrlcriaclit I& o Llcrol,l

t l, r: i t,i

t1 VII. RESZ

PARADIGMAVALTAS

A fizika torteneteben m6r tobbszor tapasztaltuk, hogy a szok6sos ,,hetkoz-napi" parameterekt6l ercisen elterc! viszonyok kozott mindig megismerke-di.ink a termeszet egy-egyuj oldal6val. Magas homers6kleten (szupravezetes,szuperfolyekonysdg), nagy tomegek eset6n (fekete lyuk, gravitdcios kollapszus), nagy sebessegeken (relativisztikus id6lassul6s), kis m6retekndl (atom-fizka, magftzrkal kis energiaszinteken (kvantumelmelet) mindig olyan hat6-sokat tal6ltunk, melyek segitettek a termeszettudomany haladds6ban.

Ha a megszokott, es mag6tol ertet6d6en h6rom tdrdimenzi6snak v6ltvil6gunkb6l kileptink, az anyag ujabb tulajdonsdgai jelennek meg. A 2 es Iterdimenzi6s jelensegek (kvantum-Hall effektus) megint uj ismeretekhezvezettek. Meg gazdagabb ,,vaddszmezore" ta16lunk, ha negy vagy m6g tobbt6rdimenzi6ban vizsgal6dunk (gombvill6m, teleport6ci6, anyagszerkezetianom6li6k stb.).

A sz6ls6s6gesen nagy gyorsulfsok hat6s6t id6ig nem vizsgdlta afizka, agyorsit6k ugyanis nem nagy gyorsul6sokat, hanem nagy sebess6geket hoznakletre. Matematikailag mindossze i helyett I magas 6rt6keivel foglalkozunk,azaz formiiltsan csak egy pont az eltercs, de megis milyen fontos ez a pont!

A ,,f6lbehagyott" klasszikus fizika bosszuja, hogy az energiahasznosit6s-nak ezt a fontos tertiletet idaig a ,,hivatalos" tudomdny nem ismerte. ABoyer-Marshall-fdle sztochasztikus elektrodinamika 6s a nemlinedris rend-szerek dinamikdja az a k€t piller, amelyen a kicsatolo szerkezetek fiztkljanyugszik. A ketto koziil a nemline6ris rendszerek ftztkiia az erosebb esfiatalabb. P6r 6ve a kvantummechanikdban is elkezdtek vizsgdlni a kaotikusjelens6geket, s az ontorv6nyti fejl6des nehdny fvtued mulva val6sziniilegmag6t61 is elvezetne a random elektrodinamikdhoz. Csakhogy m6r nincsannyi vesztegetni val6 idonk, hiszen kdrnyezettink dllapota drasztikusanromlik. A gyakorlat m6r a 20-as, 30-as 6vekben bizonyitotta, hogy az energia-kicsatol6s technikailag is megval6sithato. Komoly presztizsveszteseget jelenta term6szettudomany szirmhraazelvesztett 60-70 6v, az atomenergia, a fuzi6skutatdsok zs6kutc6ja. Ez az az eset, amikor elmeleti fizikusok miiszaki fejlesz-

TERTECHNOLOGIA

t6sbe fognak. A klasszikus fizika lehet6sdgeinek lebecstil6se nagyon meg-bosszulta mag6t. Az is sokat 6rtott, hogy a ,,hivatalos" term6szettudomanynagy igyekezettel nyomja el, gdto$a azoknak az anomthitknak a vizsg6latdt(parajelensdgek g6mbvill6m), melyek szintdn elvezettekvolna a megold6shoz.

A tudomdnytdrt6netben is nagy igyekezettel pr6b6lj6k Tesla nevdt ,,kire-tusdlni", Moray, Hubbard, Coler 6s t6rsaik pedig be sem keriilhettek oda.Nemcsak a kelet-eur6pai tortenelemben szokdsos a kiretus6l6s, hallgat6s 6seleve kirekeszt6s, a tudomdnyban ugyanugy megtal6lhat6, ugyanolyankatasztrofdlis kovetkezmenyekkel. De sop6nkod6s helyett nezziik, hogymil.yen lehet6segeink vannak rovid- 6s koz6pt6von.

Osszefoglal6sk6nt ndzziik meg, milyen vegkovetkeztet6sekre juthatunk,ami a tudom6ny es technologia fejl6ddsdnek udnytfi befolyisolja. Az eddi-giek alapj6n l6thato, hogy paradigmavalt6s sziikseges a tudomdnyban 6s atechnol6gidban. A fzik6ban els6sorban a nullponti energia megismeres6-nek, kutatds6nak szerepe, fontoss6ga fog megndni. Ujra kell definidlni aklasszikus hzika 6s kvantummechanika kapcsolat6t, valosziniileg m6sholkell meghuzni majd a hatdrokat. Alapvet6 vitllozits kovetkezik be majdfrzikai gondolkoddsunkban, hiszen l6tszik, hogy mai k6ptink - miszerint anehez anyag sz6guld a legiires t6rben - hibas. Valojdban rendkiviil siirii,surlod6smentes energia vagy anyag az, ami korbevesz minket. Az 6ltalunk,,megtapogatott" anyag val6jdban csak egy konnyu buborek ebben a sfrii,surlod6smentes kozegben. A v6kuum (amit jobb lenne extr6m siiriisegneknevezni) tanulm6nyozisaafulka kdzponti feladata lesz 6s ktilon szeretndnkkiemelni a vdkuum es a graviticio kapcsolatdnak fontossdg6t.

Termeszetesen nagyon fontos lesz a nemline6ris dinamikus rendszerektanulmdnyozdsa, a zajtndukdlt ftmenetek jobb megertdse, a dom6nfal dina-mika, a kaotikus rendszerek, a nemline6ris csatolt rendszerek 6s visszacsa-tol6sok minel tok6letesebb megert6se.

Az anyagtechnol6gi6ban a ferro es ferrim6gneses anyagok tanul-mfnyozilsa,javit6sa ktildnosen fontos lesz. A plazmafrzkihan a hangsuly arendkivi.il magas h6mers6kletii, esetleg nagy siiriis6g(i plazmi*t6l el fogtolodni az alacsonyabb h6m6rsekletri, ritk6bb plazmdkban lejdtsz6d6, nem-linedris hull6mokat tartalmazo folyamatok tanulmdnyoz6sara.

pRRnorcn,nvArrAs 261

TECH NOLOGIAI RENDSZEREK

A kozeljovoben harom energiakicsatolo technol6giai rendszer elterjed6sev6rhat6:

L A kvdzilinedris elveken alapul1 vfzbont1 rendszerekEzeket els6sorban fiitesre es hidrogentermelesre lehet haszn{lni. Jellem-z6jik a viszonylag szeles, stabil tefesitmeny tartom6ny. A hidrogentelvileg gitzhitlozatokba is be lehet juttani, hiszen a varosi 96z egyik kom-ponense r6gebben is a hidrog6n volt. A legkisebb neh6zs6ggel ez atend-szer adapt6lhat6, elvileg a regi h6eromrivek is dtdliithat6k erre a techno-l6gi6ra.

2. Plaz marez gd se s ki cs ato ltisA plazmarczgeses nemlinedris kicsatol6son alapulo (Tesla, Moray) keszii-l6kekre jellemzb a nagy teljesitmeny stirtiseg, azaz a teljesitmenyi sulyafiny magas. Nem tizart, hogy ha elkesziilnek ujra ezek a k6sziilekek,akar repiil6g6peken is lehet haszn6lni. Sajnos ma nincs bel6ltik miikodop6ld6ny. Moray kutatasai, jegyzetei azonban fennmaradtak, elvileg hoz-ziflrhetbk. Ez a rendszer intenziv kutatist igdnyel meg.

3. Ferromdgneses nemlinedris kicsatokison alapulf szerkezetekEzekbol ma is van miikodo p6ld6ny. Ket csoportot kiilonbdztethettinkmeg, az alacsony- 6s a nagyfrekvenci6s szerkezeteket. Ma miikddo p6ld6nycsak az alacsony frekvencids kesziil6kekb6l van, elvi lehetosege azonbanmegvan annak is, hogy jobb teljesitmeny/srily aranyu nagyfrekvenci6skesziildkeket fejlessziink ki.

Term6szetesen nemcsak elektromos- vagy h6energi6t, hanem mechanikaimunk6t is lehet nyerni a fenti alapelvekb6l kiindulva. Ezek a motorok isteljesitmeny transzformdtork6nt miikodnek es jelentos (l6tsz6lagos) energi-atobbletet adhatnak. Kisebb gyakorlati jelent6s6gtik 6s helyhi6ny miatt nemesett sz6 roluk.

A fentieken kivtil olyan kiilonleges kdsztildkek is megvalosithat6k majd,melyeknek a mai mtiszaki gyakorlatban nincs megfelel6jiik. A kicsatolisfizikai hatdsainak,,mell6kterm6ke" folyt6n val6szinrileg olyan effektusok

262 TERTECHNOLOGIA

sora lep majd fel, melyek fontosak lehetnek a technikdban. Itt a gravit6ci6ses anyagszerkezet-virltozitsi,,anom6li6k" gyakorlati felhaszn6ldsa johet sz6baels6kdnt, de a biologia, a mesterseges bioenergetika is szerephez juthat majd.

V6rhat6, hogy a fejleszto munka elejen nagyon sok konstrukcio fog meg-jelenni, eg5rfajta,,infl6ci6" kovetkezik be.Ez term6szetesen nem baj, hiszena fejl6desnek ezvelejiroja. Altalaban elmondhat6 minden ilyen szerkezetr6l,hogy nagyon hosszu elettartamu, nincsenek benne srir1od6, elhaszn6lod6,elkopo alkatrdszek. EzerI ezek az alkatr€,szek a jobb konstrukciok megjele-nesekor elvileg ujra felhaszn6lhatok, reciklalhatok. A nagyobb egysegtel-jesitmenyii rendszerek elterjeddse el6tt fontos lesz biol6giai hat6suk tisztit-z6sa is.

PARADIGMAVALTASAZ ENERGIAGAZDALKODASBAN

Ajelenlegi energiagazddlkoddsban ajdrmtivek motorjainak teljesftmdnye nemhasznosul, amikor a jdrmri dll. Senktnek sem jut eszebe, hogy ha p6lddul egyteherautot nem haszndl, akkor motorjdt j6rassa es vele 6ramot generdljon,es az igy nyert 6ramot az orszdgos h irlozatta csatlakoztassa, hiszen ez nagyongazdasdgtalan es szennyezo megoldds. igy teh6t a szem6ly- 6s teheraut6k,az autobuszok, a tankok, a traktorok, a dizel mozdonyok teljesitm6nyegyakorlatilag nem hasznosul az orsz6gos h6l6zatban. Ha a jdrmiivek hajtoegysdg6t, amit ma a bels6eg6sii motorok alkotnak, lecser6ljiik p6lddul plaz-marezgeses vagy m6gneses teljesitm6ny transzform6torokra, akkor ezek issz6mit6sba johetnek az orsz6gos httlozatok t6pl6l6sdndl. Egy ilyen rend-szerben a hasznd"laton kiviili j6rmrivek (pdldaul az ejszaka a csalddi h6zgarilzsirbanparkolo aut6) teljesitmenye is felhasznalhat6, r6csatlakoztathatoaz orszdgos h|lozafta. igy pelddul a nagyteljesitmenyri teherautok, aut6-buszok, vagy akdr a hadsereg j6rmiivei is, amikor 6ppen nem haszn6lji*, azorszdgos hirlozatra rddolgozhatndnak.

Ehhez term6szetesen egy sokkal fejlettebb, jobban kieptilt hitlozatraleszmajd sziikseg, amib6l nemcsak levenni lehet teljesitmenyt, hanem 16 is lehetadnt.Ez ifialakjrtand az elektromos elosztorendszerek szerep6t is, hiszen macsak az a feladatuk, hogy az er6miivekben megtermelt teljesitm6nyt szet-ossz6k. Az uj koncepci6ban sokkal 6tfog6bb lenne a feladatuk, a nagyon

PARADIGMAVALTAS

sok helyen, nagyon sok teljesitm6nyszinten, szinte egyenletesen elosztva

megtermelt teljesitm6nyt kellene ujra elosztaniuk. Vdrhato, hogy foleg 6jsza-

ka nagy mennyisegii teljesitmenyfelesleg jelenik rneg, ezert az ipar ebben az

id6szakban olcs6n juthatna elektromos energifhoz. Fiitesre is fel lehetne

haszn6lni ezt az olcs6 energift. Egy ilyen rendszerben a kozponti eromtivek,

a nagyon magas fesziiltseg[i, orszagokat osszekoto gerinchalozatok szerepe

csokken, a lok6lis, helyben megtermelt energia szerepe no. Az ujraelosztfs

szerepe felertekel6dik, ahtiozatokat iizemelteto tarsasAgok abb6l 6lhetnek

meg, hogy alacsonyabb 6ron veszik, magasabb 6ron adj6k el az elektromos

energi6t, amit most kozponti er6miivekben kell megtermehi'Term6szetesen ennek kovetkezteben az energiapolitika is 6talakul. A

szenerSmtiveknek a kozeljov6ben mdr nem lesz letjogosults6ga, a szdnfri-

tesnek sem. Ezaltal a szen-dioxid, kendioxid es nitrogen-oxid kibocs6t6sjelentosen csokkenni fog. Ez a talai, az erd,5itl7om6ny minosegenek jawl6-

saval jdrhat egytitt. Nem kell kiilon hangsulyozni az elektromos j6rmrivek

elonyeit es azt sem, hogy igy minden orszag, szegeny es gazdag, tetszoleges

mennyisegii energiirhozjuthat hozzit, nem lesznek energia monop6liumok.

Hosszabb ti1on ez az olajtermelo orszfgok mai strategiai fontoss6gftt befo-

lyasotni fogja, szerepiik cs6kken, de nem szrinik meg, hiszen az olaiat

tovabbra is fel kell haszndlni a miianyaggydrt6sban, festekiparban, gyogy-

szeriparban stb.

BIOL6G|A

Ebben azilfajta energiagazdalkod6sban a teljesitmenyek nagy resze elekt-

romos, mdgneses tereken keresztiil jelenik meg, hiszen ezert nevezzik tdr-

technol6gi6nak. igy a biologidra kett6s szerep hdrul:- Egyreszt nagyon pontosan meg kell ismerni, hogy az elo szervezetek

hogyan reagalnak az elektromagneses kornyezetszennyezdsre, 6s ezt a

fajta kornyezetszennyezest hogyan lehet a minimalisra csokkenteni.- M6sr6szt teljesen uj feladat lesz, hogy az enetgqal,tcsatol6 szerkezetek

6ltal keltett kiilonleges fizlkal effektusokat - parajelens6geket - tanul-

minyozzuk. Nagyon fontos, hogy megismerjiik ezek biol6giai hatasait,

6ppen ez6rt enn6l a ma m6g teljesen tiltott tudomanytertiletnel jelent6s

halad6st kell e16rni, hiszen az eddigt6rgyalt energiakicsatol6 szerkezetek

TERTECHNOLOGIA

szdmos el6nyt nyujtanak. Term6szetesen nincs ingyen vacsora a term6-szetben. valahol, valamilyen |ratfizetru kell. A legnagyobb val6szinrisdg-gel a biol6gi6ban jelenthetnek probl6m6t ezekazujfajta szerkezetek. Megkell tudnunk, hogy mik az,,egytitt6l6s" feltetelei.

Mint mfr emlitettiik, ezek az energiakicsatoldsi elvek valoszinrileg meg-jelennek a biol6gi6ban is. Nem mindegy teh6t, hogy a kicsatol6 szerkezetek€s az elSl9nyek zavarjitke, egymds mrikodesdt. Az eddigi elsz6rt tapasz-talatok nem elegend6ek ahhoz, hogy ezt a k6rd6st megnyugtat6an megv6-laszoljuk. Annl.r val6sziniisithet6, hogy csak az egdszen nagy, rlbbszitzkilowatt feletti teljesitm6ny kicsatoldsini.i_vilrhatokesetleg h6tr6nyos biologiai kovetkezmfnyek. Az ilyen nagyteljesitm€nyii rendszereket iszont azelett6rt6l kivril, akdr elhagyott b6ny6kban is el lehet helyezni ugy, hogy abioszfer6t ne zavarjitk.

TIUNKAEN6PNC

Mindezek, de fbleg az ipar uj paradigmiravalo 6t6llit6sa 6ri6si feladatotjelent. De meg kell tenniink, mert a jelenlegi technol6giival a fejl6d6s m6rnem tarthat6 fenn, a kdrnyezetszennyez6s m6r klimav6ltozilst okoz. annakpedig csak k6ros kovetkezmlnyei vannak nemcsak az emberekre, hanem ateljes el6vil6gra is. Az 6t6ll6s hatalmas feladatdt csak rengeteg munk6vallehet elv6gezni, ez6ft 6riasi feladat el6tt all a tefies technol6giai struktura.Le kell cser6lni az osszes jhrmrivet, jelent6sen meg kell villtoztatni azenergetjka szerkezet't, a fiitds, az energsaelosztiis 6s ujraelosztas szerkezetet.Le kell bontani hosszu t6von a kis szintktilonbsdgekre epitett vizier6mrive-ket, hiszen energetikai hasznuk teljesen elhanyagolhato, kornyezeti kdraikazonban jelent6sek.

Mindezek a feladatok nagyon nagy mennyis6gii munkdt igenyelnek.Eppen ez6rt nincs okunk att6l felni, ttogy u bilnyabezilritsok es az olajfel-dolgoz6 ipar mdret6nek csOkkendse miatt felszabadul6 munkaer6nek nemlesz dolga: hatalmas mennyisdgri munkdval lehet majd csak felszdmolni azeddigi kornyezetszennyez6 technol6gia nyomait. Tal6n most el6szor a tor-t6nelemben lehet6vd v61ik, hogy a fakiv6g6sok es az ezt kovet6 talajer6ziomiatt lepusztult hegyoldalakatujrafttsitsdk, ujra iiltessdk. Ennek koltsdgeire

pnRnoreuevArrAs

eddig nem lehetett volna el6terernteni a sziiks6ges fedezetet, hiszen csilla-gidszati osszeg lett volna az energia felhasznalds miatt. K6tsegtelen, hogybizonyos energiamegtakarito eszkozok piaca visszaesik, pdld6ul az energia-gazdasigos izzok nem lesznek annyira fontosak, mint eddig. Az olcs6bbenergia viszont azt jelenti, hogy az emberek fizet6s6nek egy r{sze megtaka-rithato, kulturara, jobb hinakra, lak6sokra, jobb oktatdsra, jobb egdsz-segtigyre fordithato, tobb szolgiltatas vehetS igdnybe - ami megintcsakmunkaer6 igdnyt gener6l. Az uj energiastruktura tehAt mindenk6ppen az6let min6sdgenek javit6s6hoz, egy sokkal jobb kornyezet elerds6hez nyujthat1ehet6s6get. Csak rajtunk mulik, hogy eliinke vele.

VIII. RESZ

KITORES A LABORBOL, AVAGYMIT VIHETUNK A PADLASRA?

Az emberek nagy tobbseg6t mindig is 6rdekelte, hogy mit hoz a jovo. Egyr6gi vicc szerint Kelet-Europitban a mult mindig bizonytalan, csak a jov6biztos. Fejl6desiinkben eljutottunk egy olyan szakaszba, amikor a mult is, ajelen is es ajov6 is bizonytalan.

MEGJ6SOLT J6V6

A mult szinad v6g6n, amikor Europ6ban 6s Amerikdban hihetetlen mert6k-ben felgyorsult a miiszaki civiliz6cio, a kommunik6ci6 fejlcidese, egymdsut6n l6ttak napvil6got j6slatok. Neh6ny ember, p6ld6ul Verne Gyula feltiin6en j6l tudta megj6solni a technika nehdny v6rhat6 vivmdnydt. Termdszetesennagy mell6fog6sokr6l is tudunk. Altaldban a jov6 bizonytalan, es kiildnosenakkor, ha meg el6re nem ldthato tdnyez6ksor6t kell figyelembe venni. Eppenez6rt mindenki j61 tudja, hogy mennyi buktato, mennyi bizonytalansdg vanezekben a j6slatokban. Ennek ellen6re j6 p6r dolgot lehet sejteni. Azert nem6rdektelen az el6retekintes, mert az emberek, csalddok, kozossegek sorsafiigghet egyes taldlmdnyok elterjed6s6t6l. Ha ujabb technikai tal6lm6nyok,elj6r6sok j6v6j6rol gondolkodunk, akkor elkeriilhetetlen, hogy saj6t gyerme-keink es majdani unokdink sors6r6l is gondolkodjunk.

Sajnos, ez a gondolkodds, ha Magyarorszagra gondolunk, solcsok kese-riis6ggel, szomonisdggal van teli, hiszen ndlunk nem a technika feldptilese,hanem inkdbb drasztikus ledpiilese tortenik. Ma Magyarorsz6gon egyet-lenegy kutatGfejleszt6 sem dolgozik,,csucstechnol6gi6ban". Gondoljukcsak el, hogy p6ldAul a sved Ericsson ceg, melynek 12 ezer alkalmazottjadolgozik csak a telekommunikdci6ban, koriilbeliil hinomezer kutat6-fejlesz-t6t foglalkoztat a mobiltelef6nia tertiLlet6n. Ndlunk egyetlen ember semdolgozik a kutatdsfejlesztdsben, 6s kizartnak tartom, hogy ebben az evez-redben a helyzet jott6nyit is jawUon. Mi most abban a peri6dusban vag;1unk,amikor 6vtizedek ota jtno folyoiratok trinnek el konyvt6raink polcar6l, ugy-

KITORES A LABORBOL, AVAGY MtT VIHETUNKA PADIASRA?

mond pdnzhi6ny miatt. Ezek hianya n6h6ny 6v mrilva m6r 6get6 lesz, sgyakorlatilag orokos szolgasorsra kenyszerit benniinket, csak kiszolg6l6k esrabszolg6k lesztink, mdshol megfogant gondolatok v6sar16i.

I NFORMACI6CSERe r6Io6u xivUIIEKKEL

A kesergdst felret6ve, nfzzikmeg, hogyan gondolkodnak az Amerikai EgyesiiltAllamokban a jov6r61, ahol tdnyleg van jov6, ahol tdnyleg fejl6dik a technika.

A tengerentulon megjelent egy konyv, melyet az informatikara szakosodottWred magazin szerkeszt6i allitottak 6ssze. Mivel ok foleg az informatik6ban,a telekommunikdci6ban 6rdekeltek, ezdrt az ezzel kapcsolatos josldsok szarnavan hrlsulltan, term€szetesen a telekommunik6ci6 sz6munkra is nagyon fontos.6k is felvetik annak lehet6sdget, hogy a nem hrl t6voli jov6ben felvessziik akapcsolatot mds bolyg6kon 6lo drtelmes ldnyekkel, es kepesek lesztlrk infor-mdciot cser6lrri veliik. A konyvben m6s jellegu talalm6nyok ismertet6s6re is sorkerti{, de en csak a szdmomra legdrdekesebb dolgokat valogatom ki.

A konyvbeli v6logat6s ugy kesziilt, hogy az Amerikai Egyesiilt Aflamokkozel szitz szakert6jet fe1k6rt6k, mondjanak vdlem€nyt, mikorra v6rhat6egy€gy tal6lm6ny, elj6r6s megvalosuldsa, elterjedese. A szak6rt6k 6ltal6bankutat6k, fejlesztok, egyetemi tan6rok, tudom6nyos ujs6gir6k voltak. Nemmindenki nyilv6nitott v6lemenyt minden kerddsben. Az idobeli j6sl6sok,el6rejelz6sek bizony itt is sz6rtak. A szerkeszt6k azt az egyszerii elj6r6stv6lasztott6k, hogy 6tlagolt6k a joslatokat, nem m6rlegeltek, hogy melyikszakdrt6nek mekkora a sulya az adott t6m6ban, mennyire 6rt ahhoz aprobl6mdhoz. Emiatt azt6n lehet, hogy az egyik szak6rt6 harminc ewelk6s6bbre teszi valamelyik talalm6ny megielendset, de ez is csak aztmttatja,hogy mennyire bizonytalanok az ilyen jellegu elorejelz6sek.

Termeszetesen az lvszamok nem Magyarorszdgra, hanem az AmerikaiEgyestilt Aflamokra vonatkoznak, hiszen onnan - ha egyiital6n dtkeriilnek- j6 n6h6ny 6v kds6ssel jutnak el ezekataliilminyokhozzitnk. N6h6ny dolog- v6lem6nyem szerint - soha nem fog eljutni hazinkba, hiszen ndlunk azinfrastruktura, a telefonvonalak fejlesztese, fejl6dese alig tart el6bbre aromfniai, yary a bulg6riai 6llapotokn6l, csakaz 6rak tekintetdben 6rtiik utola Nyugatot. Marpedig rossz min6s6gu es rendkiviil drdga telekommunik6-ci6s h6l6zattal nem fogunk eljutni az tnformirci6s t6rsadalmakklze.

267

TERTECHNOLOGIA

BIOLOGIAI BOMBAK

N6zziik az egyes tal6lm6nyokra vonatkozo j6slatokat. E16re kell bocs6-tanom, hoW 1994 6s 1995 volt az abdzisfv, amikor a k6rdeseket feltett6k.A konyv l996banjelent meg, 6s erre az 6vre egyetlen ujdons6got j6soltak:a genetikusan manipulalt biologiai feg;yvereket.

A biotechnol6gia fejl6desevel es az emberi g6nek felt6rkdpez6sdvel elvilegmegval6sulhat, hogy uj tipusri, sokkal jobb gy6gyszereket alkothassunk, 6sorokl6d6 betegsegeket lehessen gy6gyitani. A fejl6d6s termdszetes velej6rGja, hogy eloszor a hadiiparban prob6lj6k meg haszn6lni az eredmenyeket.Eppen ezert josoltdk, hogy el6sz6r genetikailag manipul6lt olyan virustor-zset vagy baktdriumokat fognak el6611itani, melyek ellen egyszenien nincsv€dekezes. Sokan az AIDS virusdt is egy ilyen ,,eredmenynek" min6sitik,mely katonai laboratoriumokb6l szabadult kj, ez6rt nem taldlkoztunk velea termeszetben el6tte soha, sehol. Az Amerikai Egyesiilt Alamok 1969-benrta al6 a k6miai es biol6giai fegyverek betiltds6ra vonatkozo egyezmdnyt.Ennek ellendre 1987-ben hadtigyminisztdriuma beismerte, hory 127 labora-t6riumban kisdrleteznek ilyen tipusu vegyi es biologiai feg;yver el6dllitds6val.(Ez csak egy kis adal6k a nemzetkozi szerzoddsek komolysdgdnak es akormdnyok szavahihet6segenek bemutat6sara. )

Ma az USA kormdnya szerint 6vi 1,4 milli6rd doll6rt kolt a hadser eg arra,hogy idej6ben eszre tudj6k venni a biol6giai es kdmiai feg;yvereket, teh6tidriben detektdlhass6k ezeket hdborf eset6n. M6g csak elkdpzelni sem tud-juk, hogy micsoda katasztr6fa lenne, ha ilyen sunyi fegyrerek a terrorist6kkezthe keriiln6nek. Gyakorlatilag eg6sz vdrosokat, orsz6gokat irthatn6nakki figyelmeztetes es a vddekezes legkisebb es61ye n6lktil. Ezen a t6ren teh6tteljes a kiszolgdltatottsdgunk, 6s ez az 1,4 mil1i6rd doll6ros kutat6s tenylegindokolhat6, val6ban sztiksegszerii. Nem tudom, hogy tavaly megsziilettek+a megj6solt, genetikusan manipulalt biol6giai fegyverek. Azt viszont tudom,hogy a m6r eddig kifejlesztett fegyverek is f6le1metesek, 6s 611it6lag ma m6gmindig a bakt6riumok 6ltal term6szetes modon el66llitott toxinok a legha-tisosabb m6rgek. Ezekb6l n6mely anyag egeszen kis mennyisdge is halaloslehet.

KITORES A LABoRBoL, AVAGY MrT VIHETUNK A PADLASRA?

OLCS6 CD.REKORDEREK

K6pzeljiik el, hogy lenne egy olyan magn6nk, ami ugyanolyan t6k6leteshangmin6seggel tudna hangot, esetleg kepet rogziteni, mint ahogy azt maa CD-lemezj6tszo lej6tssza nektink. A technika elvileg megvan, 6s mini CD-kform6j6ban 19 97 -ben val6ban megjelentek hordozhat6 magnetofonok, dik-tafonok. Ez az eljhrhs potenci6lisan eltorolheti a kazettits magnetofonokatugyanugy, mint ahogy azok kiszoritott6k a behemot ors6s magn6kat amindennapi eletbol. Egy tov6bbi lepessel a CD-rdgzit6k kiszorithatnitk avideokat is, 6s a padl6son porosodndnak a mai videomagn6k kazett6inkkalegyiitt. Technikailag minden felt6tel adott, kifejezetten a hdttdrben meghu-zodo szerzSi jogi vit6k akadiiyozzitk egyelore az rlyen kesziildkek elterjed6-sdt. Ndh6ny ewel ezel6tt hasonl6 vit6k akadalyoztirkmeg a digit6lis magn6kelterjeddsdt. Att6l feltek, hogy azok segitsegevel tok€letes hangmin6segbenlehet terjeszteni a zenei felvdteleket, s akkor a mriveszek tobbe nem kapnakpdnzt a lemezeikdrt.

Valoj6ban a nagy lemezkiad6 cegek akadalyo ztitk meg ennek a tal6lm6ny-nak az elterjeddset, ami j6l p€ldivza, hogy megl6v6 , az elterjedtekn6l sokkaljobb m6dszerek, eljardsok megbukhatnak azert, mert egy-egy erdekcsoportutj6t 6llja terjed6siiknek. Erdekes, hogy 6ltal6ban a szak6rt6k'96 6s '97 kozeteszik ennek az olcso hangrogzitS elj6r6snak a tdmeges elterjeddsdt, 6mpeld6ul a Dolby-laboratorium miiszaki igazgatoja ugy gondolja, hogy meg-torpedozhato ez a taliilmdny is, 6s sohasem fog elterjedni.

A sz6mit6gdptulajdonosok piaci igenyei 6s elv6r6sai, valamint a duplastinisegri CD-k varhat6 gyors terjedese miatt azonban nem ktzhrt, hogyhamarosan bucsut mondhatunk a kazettds magn6knak, es magunknak rog-zithetjiik a radiob6l kedvenc felv6teleinket, kdsobb a tdvdb6l a hlmeket.

MOZIFILil AZ INTERNETR6L

1997-rej6solt6k a szakert6k az interneten hozztferhet6 mozifrlmek elterje-d6s6t. Arr6l van szo, hogy ha valaki meg akar nezni egy filmet, atkor azinterneten bekerheti, letoltheti 6s saj6t monitorj6n v6gign6zheti. Ma, term6-szetesen, videokolcsonz6b6l tobb sz6z filmet meg lehet kapni, m6gis misaz, 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 azonban az internethiiozat rendkivtih lassusag6t kellene legy6zni, azaz so?,kal nagyobb sav-sz6lessegben, j6val tobb inform6ciot kellene tov6bbitani. Ez mdg legalibbneh6ny evet ig6nybe vesz az Amerikai Egyesiilt Ailamokban, Magyarorszd-gon pedig nem hiszem, hogy ebben az'ivezredben megoldhat6 lesz, hiszenndlunk azlesz az oriitsi eredmdny, ha minden falub6l lehet majd telefondlni.

Ma m6g a h6zimonitorok felbont6k6pessege sem felel meg erre a ceka,valamint a miiholdas csatornak is komoly kihiviist jelentenek. Agy erzem.itt a szakertok nagyot t6vedtek az idSt illet6en. Elobb kellene elterjednie adigit6lis televuiozisnak, a jo minosegii kepeknek, s csak a rendkiviil nagyadatsririis6ggel dolgozo hdlozatok megjelenese ut6n van letjogosults6ga atetszoleges mozilek6resnek. Ez a tal6lmdny a videok6lcsonzoket fogja tonk-retenni, de nem kizirt, hogy a mozik szitzfves letenek veget is jelenti majd.Eztazorban sokszor, sokan megjosoltAk mfu.Ez id6ig azonban semmi semp6tola a szeles viiszon j6 kdpmin6s6get 6s terhat6s6t. A szakertok term6-szetesen itt is megj6soltdk a virtu6lis realitds6rzetet ado terhat6su szemti-vegek elterjeddset, de azt n9hhny 6wel m6g kesobbre teszik.

I NTELLIGEI{S PROGRAMOK

Az, hogy mit neveziink intelligens programnak, mindig az adott kortol fiigg.Ma intelligensnek nevezztik pdld6ul azokat a programokat, melyek felisme-rik beszedhangunkat 6s kezir6sunkat. Azt hiszem, ez esetben bejott a szak-6rt6k becslese, mert 97-ben valoban l6trejottek mdr olyan programok, me-lyek kepesek kis ,,tanul6s" ut6ni beszddfelismerdsre, es ennek eredmdnye-kent nyomtatott szoveget tesz el6nk a gep.Angol nyelvii virltozatban mirl|tezlk ilyen program, 6s elkepzelhet6, hogy id6vel m6s nyelveken is kifej-lesztik. Am olyan nyelveken, mint p6ld6ul a kinai vary a vietnami, ahol ahang- sulynak, a kiejt6snek rendkiviil nagy a szerepe, a fejl6d6s biztosanlassu lesz.

KITORES A LABORBOL, AVAGY MII VIHEIUNKA PNOTASRNT 271

TITKARN6NNO6

Az intelligens programok elterjedese szerintem drdmai hat6ssal lesz a fog-lalkoztat6sra. Nem nagyon ismert, hogy annak idejen az trog€p 6s az els6vil6gh6boru viLltoztattamegigazdn a foglalkoztatdsi ardnyokat, hiszen addiga titk6ri munk6t is csak ferfiak vegezhettek, a nok inkdbb csak post6sokvagy tanit6 kisasszonyok lehettek. A nok tomeges munkdba 6ll6sa jelentosenmegvirltoztatta politikai rendszeriinket, a csal6di strukturdt, es eg6szen ujpiaci igenyeket teremtett. olyan hatalmas keresletnovekedest jelentett ez -a termeldkenyseg megnovekeddsdvel egytitt -, mintha egy hatalmas, gazdag,uj kontinensre bukkantunk volna. Az intelligens programok viszont a gepi-ron6k milli6it fosztj 6k meg munkalehet6segiikt6l.

Nagyon valosziniinek tartom, hogy ha nem is 97-ben, de 6t-tiz dven beliil- legaldbbis angol nyelvteriileten - tcimegesen elterjednek a besz6dfelismer6programok. Ezek peld6ul az indit6kulcsot 6s mds biztonsdgi szerkezeteketis drasztikusan megvAltoztatjitk, a biztonsdgi ipar is feje tetejere fog 6llni.Tovdbbra sem vdrom viszont, hogy igen jo fordit6programok jelenjenek meg.Az mdg mindig a tdvoli jov6ben valosulhat csak meg. Mindenesetre azontinil6nyoknak, akik titk6rn6s6gb6l akarnak dlettik v6geig meg6lni, ez aztjelenti, hogy mast is kell tanulniuk, ha nem akarnak ehen hahi.

ELEKTRONIKUS PENZ

Az elektronikus vagy digitalis p6nz ugyanugy hasznalhato, mint a jelenlegikfszpenz, de tdrolhato, etkii{dheto 6s hamisithatatlan. Val6ban, az ui, infor-m6ci6kozpontu korszakunknak fontos kiser6je lehet a digitflis p6nz. Enneka technik6nak az elterjedds6hez nagyon fontos a teues biztons6g, azaz az6tutal6st csak az teljesithesse, ak,te a plnz.Igaz, a mostani papirpdnzeketsim6n lehet - es szokt6k is - hamisitani, a digit6lis p6nz is csak addighaszn6lhat6, amig nem hamisithat6. Ez a k6rd6s felveti a post6n 6s bankok-ban dolgoz6k tizezreinek foglakoztatitsft, akik az elektronikus p6nz elter-jed6s6vel villdmgyorsan munkan6lktilive v6lhatnak.

Primitiv form6j6ban mar megjelent ez a technol6gia, az Amerikai Egye-stilt Alamokban jo nehiny szolgaltat6st meg lehet v6s6rolni az interneten.T6meges elterjedds eset6n a postai szolgrlltatiis, a csomagktild6 szolgdlat

TERTECHNOLOGIA

irAnti kereslet n6het meg. Ugyanakkor a biindz6k nagyban prolttAlhatnakaz elektronikus pdnz elterjed6sevel, mert a n6ytelenseg, az anonimit6s sz6-mukra lesz a legkedvezobb. Nem kell pdncdlautokbankdszpenzt hordozni6s nem kell a bankoknak m6rv6nypalot6t 6piteni, ahovf azigffelhozza-isziak{szp€nzt. (Ugyanakkor a szokdsos simaszkos postai bankrabl6k is mun-kandlkiiliv6 v6lnak, hacsak nem akarjfk a digit6lis penzhamisitdsi szakm6tkitanulni.)

URTUALIS KoZEPISKOLA

V6lemenyem szerint a szakert6k teljes mertekben mell€tal6ltak, amikor aztj6so1t6k, hogy 1998-ban m6r virtudlis osztdlyok indulhatnak meg, azaznemkell eljarni az iskoldba, otthonr6l, szdmit6gephitlozatok segitsegevel is tanul-hatnak mdr - legal6bb kozepiskolds fokon - az emberek. Szerntem ez azinform6cios technika tullihegese es abszolut mellefogds. Nem arra gondolok,hogy nyelveket nem lehet igy rendesen megtanulni, vagy tornaorat nem lehetdigit6lisan v6gigvinni, hanem egyszenien a tanul6s 6s a szocializitlodtrsfolyamatdhoz szorosan hozzhtartozik az iskol6ba j6r6s, nem lehet mindenfeladatot ir6sban megoldani. A verbdlis, sz6beli kdzlds tovdbbra is nagyonfontos, elengedhetetlen resze marad a tanulSsnak. A szamit6g6p hasznos,de tov6bbra is margindlis kiegdszit6je marad a tanuldsnak. Szerepe nemtobb, mint egy j6 tankonyvnek. Ezertaztin a tanfroknak - szerintem - nemkell felniiik att6l, hogy az elektronika elterjed6sevel elveszitik 6ll6sukat. S6t,egyre tobb 6s tobb ember fog arra k6nyszeriilni, hogy min6l magasabbszinten tanuljon.

EGYSEGES TELEFONDiJ

Az Amerikai Egyesiilt Ailamokban regota emlegetik, hogy joval nagyobbprofit lenne a telefonbol, ha a t6volsdgi beszelget6sek is olyan olcs6k 1enn6-nek, mint a helyiek. Az egys6gnyi inform6ci6 ott egyre olcsobb. Semmi m6snem veszit a vil6gon annyit az ertekeb6l, iritbol, mint az informici6tovdb-bit6s es -feldolgozds. Ez azt jelenti, hogy egyre olcs6bban kapjuk megtgyanazt azinformitci6t. A szak6rt6k szerint elk6pzelhet6, hogy 98-ban mar

KITORES A LABORBOL, AVAGY MIT VIHETUNK A PADLASM?

annyira olcs6 lesz az informici6tovdbbit6s, hogy a telefontarsas6goknakmindegy lesz, hogy ki hov6 telefonal. Az elektronikus iizenettovdbbit6sbanez mLr maj dnem igaz, a telefonn6l, a hang tovdbbit6sdn6l kevesb6 va16 szinti.

Magyarorszagon 2005-ig, amig a Mat6v monopotumatart, egeszenbiz-tos, hogy az inform6ci6tov6bbit6s 6ra nem fog csokkenni. Optimilis esetbenis csak a mai, rendkiviil magas drakon stabilizel6dik. Csokkenesre csak akovetkez6 evezred elejet6l lehet majd szdmitani.

FERFFFOGAMzASCATl.lS

A demogrAfiai helyzet, a tritnepesedes es egy6ltal6n a csal6dtervez6s Fol-dtink kozponti tem6ja. Ma j6reszt csak olyan tablettdk vannak, melyeketn6k szedhetnek. Elvileg pedig olyan biol6giai modszerek is rendelkezesre6llnak, melyeket f6rfiak is haszndlhatndnak. Ez kiil6n6sen a fejl6d6 orsz6-gokban, ahol a nepessegnovekedds rendkiviil komoly probl6ma, sok segitse-get jelenthetne. A harmadik vildgban ugyanis a n6k iskol6zatlans6ga, tudat-lans6ga miatt nehez megoldani a-_megfelel6 csalddtervezest. Am a fdrfiaktudasszintje valamivel magasabb. Oket tal6n konnyebb lenne r6besz6lni ezenszerek hasznilJatdra.

A lakoss6g szaporod6sa, 6s emiatt a novekvo elelmiszer- 6s p6nzigenymiatt hatahnas teriiLletekr6l kell kipusztitani az erd6ket. Ez jelent6sen befo-ly6solja Foldtink kfimejdt, az idqitrils 6vezredek 6ta kialakult peri6dusait.A nepsiirriseg csdkkent6se 6s peld6ul a fdrfi-fogamz6sg6tlds lehet6s6g6nekbevezetese eppen ezert nagyon fontos lenne.

ELEKTRON IKUS SZABASZAT

Kozismert, hogy nincs k6t pontosan egyforma alkatu ember. M6gis, a kesz-ruh6kn61 n6h6ny e16re meghatinozott mdretcsoportba illik bekeriilniink. Azesetek mintegy fel6ben ez meg is szokott felelni, a m6sik feleben azonbankisebb-nagyobb igazit6sra van sziikseg. Ezt a munkdt elektronikusan el lehetvegezni mind a cipok, mind a ruhak eset6ben.Ez a technika csiraiban mdrma is letezik. Mindossze annyi kell hozzit,hogy egy hdromdimenzi6s szken-nerrel lekdpezztik a fogyaszto m6reteit. Ut6na a szitmitogdp automatikusan

TERTECHNOLOGIA

elkesziti a szabdsmint6t 6s a kiv6lasztott anyagbol nagyon gyorsan el is tudjakesziteni a ruhdt olyan min6segben, ahogy egy angol uri szab6 csinalnd.Ezek a ruh6k es cip6k valamivel drag6bbak lenn6nek a jelenleg sorozatgydr-t6sban kaphat6 termekeknel, viszont egyedisegiik jobban ttikrozne v6s6rlojuk izl6set, s mivel jobban r6illenek, tal6n tetszet6sebbek is lennenek.

Ktilonosen a cipoiparban jelentene igazi 6ttorest ez a technologia, hiszena cip6k jelentos resze nem pontosan illik az emberek litbira, ez6rt azran aludtalpas, jdr6shib6s, kovetkezesk6ppen gerinchibas emberek 6llapota nem-hogy jawlna, ellenkezclleg, tov6bb romlik. Ma m6r tobb ceg is riltilt azAmerikai Egyestilt Aflamokban ennek a technologi6nak a ki]ejleszt6s6re.Lehet, hogy az ezredfordulora ez a technologia megvalosul. MindenesetreIngrid Johnson, a Textilfejleszto es Marketing rntezet professzora 6s elnokeval6szinritlennek tartja ezt az 6tt6rest, am a fejlesztdssel foglalkozo cegekemberei szerint ennek a technik6nak minden eleme m6r ma is megvan.

Ez a technol6gia val6szintileg a kis butikok sz6m6nak csokkenesevel j6r,hiszen legfeljebb kesztyrit, ovet 6s sapkdt vennenk k6szen, a ruh6kat elozolega szitmitogepen virtu6lisan felpr6b6lhatn6nk magunkra. A gep termdszete-sen leveszi a m€retiinket, arcunkat is, es teljesen val6s6ghii kepet mutatarrol, hogy hogyan 611 rajtunk a ruha. A cipo eset6n ez ew kicsit nehezke-sebb, de megoldhat6. A h6zilagos varr6snak az olcso t6megtermekek eddigis gdtat szabtak, a divarhtnak, divatdiktdtorok viszont uj, komoly riv6listkapnak a fogyaszt6 es egyben divattervez6 szemely6ben . Ez az az eset,amikor a szdmitdstechnika nem az uniformiz6lts6got, hanem az egyedisegetsegiti el6.

CEnrenApn A RAK ESETENA szakert6kjo resze kortilbeltil 2000-revinjaazongenterapi6kmegjelen6s6t,amelyek a sejtoszt6ddsi mechanizmus k6ros, k6ros folyamatait kepesekmegallitani es vis:zaforditani. Magyaran ez azt jelenti, hogy a tumorsejteketszelid modszerekkel, biol6giai uton lehet befolydsolni. Mivel csak az Ame-rikai Egyesrilt Aflamokban dvente koriibeltil f6rmfli6an halnak meg r6kban,ennek a m6dszernek a kutatds6ra hatalmas penzeket koltenek, t6bb taezerkutat6 dolgozik ezen a feladaton. Sokfdle kilnyzattorekszik ennek a celnakaz eldresdre. Biztosan el fognak 6rni rdszleges sikert 200Gre.

IE

KITORES A LABORBOL, AVAGY MIT VIHTTUUT R PADLASRA?

TJgy erzem azonban, hogy a daganatos betegsegek elleni kiizdelemnek ezcsak az egyik lehetseges m6dja. Hiszen a nyomelemek megfelel6 adagol6sa,a szelid frzlkoteriryiils elj6r6sok, mint p61d6ul a hipertermia, mdr ma issikeresek es rendelkezfsre 6llnak, csak a ,,ri*ipar" nem adja fel a pozicioita kemoterdpia 6s sug6rterhpia teilileten, mivel ez mdr ma is igazi iparitg,hatalmas tizlet a gy6rt6knak.

NAPHAJTASU AUT6

M6r etizedek 6ta cikkeznek anol a szakemberek, hogy napenergidval, anapsug6rzds energi6j6t elektromos energi6v6 konvert6lva milyen jo lenneautozni. Leteznek m6r ilyen aut6k, hosszu t6vu versenyeket is rendeznek,ugyhogy a technol6gia m6r itt van a ,,sarkon". Ezeknek az aut6knak ateljesitmenye es hasznhlhatosdga azonban m6g er6sen kerdeses es korlftozott. Egy svedorszfgi h6vihar idejdn pelddul nemigen lehetne hasznflni 6ket,de ejszakdnkent a Szahar6ban sem. A nagyvdrosokban ahdzak drnyekabanmegint nemigazin jo eza m6dszer. Eppen ezdrta napenergi6t csakresz-legesen lehetne haszn6lni az autozitsban. Egydbkent csak a konnyii, l-2szemdlyes vfrosi j{rmtiveknel jdhet sz6mit6sba. Teheraut6k hajt6sara nehe-zen kepzelheto el ez a modszer.

A legnagyobb gond azoknak a felvezeto cellAknak a tomeggy6rtdsa,melyek alkalmasak lenndnek a napenergidt olcson elektromos energi6v6alakitani. Azt pedig, barmennyire is olcson kapjuk, egy ideig tarotni kellene.Ehhez viszont akkumul6torok sziiksegesek. A technol6gi6nak ez a r6sze ismegoldatlan, igy ma meg ez a modszer k6tsegteleniil csak kuri6zumszdmbamegy. Vdlemenyem szerint nem val6szinii, hogy valaha is elterjed a napaut6'

VIRTUALIS MAMMUTVATLALAT

A virtudlis vdllalattal kapcsolatos elkdpzelesekr6l mdr evek ota hallani.Olyan cegekr6l lenne sz6, me$eknek n;ncsenek felhokarcol6ik, k6zpontimarvanypalotdik, hanem - f6leg a penzijgyi szflritbanmaradva - mindenkiotthon dolgozna, ott vegezne munkahelyi feladatait. A sziikseges kommu-nik6ci6t telefonon vagy videofonon lehetne lebonyolitani. Kis c6gek m6r

276 TERTECHNOLOGIA

most is miikodnek ezzel a m6dszerrel, am az aligha valoszinri, hogy regi,patin6s v6llalatok ugy dtalakuljanak, hogy ne legyen sziiks6giik a regi, meg-szokott kozponti 6ptileteikre, felh6karcol6ikra. Kets6gtelen azonban, hogyhosszabb t6von a kommunik6ci6 drasztikus,,olcsobboddsa" sztiksegtelenndreszi a belv6rosi m6rvdnypalotttkat, ezert egyre kisebb es kisebb st6b fogjavinni a cegek kozponti vezeteset.

A legnagyobb cdgeknek m6r ma is bels6 kommunik6ci6s rendszertik van.Ezek a hat6konys6got nagyban javitjdk. Ha a virtu6tis mamutv6llalat kon-cepcio val6ban elterjed, akkor a belv6rosi ingatlan6rak drasztikus esesev inhato, hiszen senki sem akar a zajos, vesz6lyes, szennyezett belvdro sokbanlakni. Ha pedig dolgozni sem kell ott, akkor mdr csak a bev6s6rl6s 6s aszorakozds szinhelye lenne a belvdros. A virtudlis mamutc6g dtlete nemteljesen legb6l kapott. valamilyen m6don 6s mert6kben val6szinrileg csok-kenteni fogja a vrlllalatoridsok dzfejdt ez a kommunikdcios m6dszer.

GLOBALIS TELEFON

vajon milyen lenne, ha hordozhat6 telefonunk segits6g6vel a Fold b6rmelypontj6ra lehetne telefondlni? Az otleg felig mar ma is miikodik, hiszen acellulAris telefonok rdszben megvalositortirk ezt az 6tletet. A tov6bbl6p6satt6l v6rhat6, hogy mo st kezdik fell6ni azt a nehilny sz6z mesters6ges holdat,amelyek nem a korzeti-antenn6k segits6gdvel, hanem az egi csatorndkon 6tviszik az inform6ciot. igy ak6r a sarkkorr6l vagy a sivatag kell6s kozep6r6lis lehet majd telefondlni, ahol a GSM telefonoknak jelenleg nincs reldrend-szeriik. Nehezkes katonai ad6vev6kkel persze most is megoldhato ez, d,e asok-sok kommunikdci6s miihold segitsdgdvel gyakorlatilag az egesz Foldlefedhet6, 6s val6szinrileg olcs6bb kommunik6ci6s m6dszerhez jutunk. Ezkdrdesesse teszi a vezet6kes telefonok j6v6j6t, ami az elmult sz6z evbenmegingathatatlannak lAtszott. Mindenesetre val6sziniileg kem6ny drversenyalakul ki, amib6l rem6lhet6leg a fogyaszt6 prohtril.

TTORES A LABORBOL, AVAGY MII VIHETUNK A PADLASM?

AZ AIDS VAKCINAJA ELERHET6 LESZ

R6g6ta cikkeznek arrol, hogy milyen modszerrel lehetne az AIDSet meg-

6llitani 6s gy6gyitani. Az utobbi evben jelent6s 6ttor6s sztiletett ezen a

fronton. Az elj6r6sok kombin6cioi azonban mdg annyira dragdk' hogy a

legtobb beteg szdmara megfizethetetlenek. A szak6rtok itt teh6t n{hdny 6vet

t6vedtek. De elkepzelhet6, hogy 2002-re a mostanin6l jobb 6s olcsobbm6dszer 611 majd a betegek rendelkez6sdre. Azt biztosan megj6solhatjuk,hogy akkor is fognak m€g tizezrevel meghalni ebben a betegsegben. Ami

biztos, az az, hogy Magyarorsz itg szitm|ra nem ez az igazi prob16ma. Sokkaltobb gondot okoznak a daganatos 6s 6rrendszeri betegsegek. Ezekre sem-

mifele 6ttorest nem j6solnak a szakert6k a koze|ov6ben. Marad a di€ta, a

sok mozg6s, sok zoldseg.

szAu ir6cEpes xEz1nAs-FELISMERES

Ha egy6ltal6n vitatkoznak arr61, hogy a keziris digltahziihatoe, akkor nem

az ak1rd6s, hogy megoldhat6c a probl6ma, hanem az' hogy van-e 16 igeny'

Reszlegesen ma is megoldott mdr ez a k6rd6s. A latin betiis ir6sokra mdr

ma is vannak algoritmusok, sot az Amerikai Egyesiilt Allamokban sorozat-ban kaphat6 a Newton nevezetri kis 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

egyaltal6n piacijelent6s6ge. Sokkal fontosabb a beszedfelismeres, hogy ak6r

irni se kel[en. A beszedfelismer6 programok megjelendse 6s elterjedeseviszont drasztikus v6ltozasokat hoz majd a munkaeropiacon.

ZSIRROMBOL6 TABLETTA

Vdrhat6, hogy a kovetkez6 evszinad elej6n a fitnessklubok l{togatottsagacsdkkenni fog, ha elterjednek a zsirlebont6 tablettAk. Mdr ma is v6ny n6lktilkaphat6 egy olyan gy6gyszer, amit termotropikusnak neveziink, azaz maga'

sabb h6m6rs6kletn6l lebontja a zskt. A metabolikus reakcio a magasabbh6m6rs6lriettelnS, ezert gyorsabban 6getjiik el a zsirokat: ezert kaptfk ezek

TERTECHNOLOGIA

a tablettak a zsiregeto becenevet. A szakertdk azonban emldkeztetnek arra,hogy a rendszeres testmozg6sra mindenkdppen sziiks6g lesz, hiszen izma-ink, csontrendszeriink, keringdsi rendszertink nem fog jawlni a tablett6khatishra, a mozg6snak tovdbbra sem lesz alternativffa.

m r.irEr rAvl nAnvirAsslLHosszabb tdvon elkepzelhetci, hogy azok a specialist6k, sebeszek, akik egyegyktilonleges mrit6tre szakosodtak, k6pesek lesznek ezt a t6volbol is elvegezni.Ez akkor lesz 6rdekes, ha nem gyakran el6fordulo rutineli6rAsrol - pelddulvakb6lmtit6ft6l - van sz6, hanem ritka, ktilonleges beavatkozdsrol. Nem mindigcelszerii 6s olcs6 a beteget utaztatti, az orvost meg annyira sem lehet, ezertfontos lenne, hogy egy€gy ritka eset specialist6ja a vil6g t6bb pontjdn iselvegezhesse abeavatkozast. Az amerikai hadsereg kezdte kifejleszteni ezeketa m6dszereket, afia gondolva, hogy a konfliktusok szinhelyere nem cdlszeriimagasan kepzett orvosokat es apol6kat vinni, egyszenibb lenne egy kiberneti-kus operalogepet adni minden egyes csapattesthez, 6s a serilt katondkat csakbefektetnek ebbe a szerkezetbe, 6s a g6p triviranyitdssal elvlgezne a sziiksegesbeavatkoz6st. Ez azonban ma meg csak fantazmagoria. viszont az igeny valos,es ma mar gondolkodnak a megoldason. A sziikseges miiveletek -itrd*n .gyesr6szeleme technikailag megoldhat6, azonbantokeletes kep es hangmin6s6gre,valamint igen preca, j61 iranyithat6 robotokra van sztikseg ahhoz, hogy azeljar6s a gyakorlatban is hasznosithat6 legyen.

ORSZAGoK K6Z6TTI KEPTELEFoNoK

Bin az AT&T ceg min 1964-ben bemutatta a New York-i vildgki6lritason azels6 keptelefonjtfi, a kesztilek ma sem terjedt el. M6r l9l4-ben sci-fi rege-nyekben szerepelt a technikai megoldds, 6s a TGes dvekre v6rt6k elterjedeset,6m ekkor besziintette az AT&T a k6ptelefon kutato-fejleszt6 munk6j6t, scsak 1992-re vettdk elci ujra az ofletet. A kis sorozatu gy6rt6s miatt ma az6ra meglehet6sen borsos, 1500 do116r. A szemdlyi szamit6g6pek, a gyorsmodemek 6s videokamer6k megjelen6se azonban olcs6bb6 teheti ezt amodszert, es a sz6mit6gepek egyik jo kiegeszit6je lehetne a videotelefon.

KITORES A LABORBOL, AVAGY MIT VIHETUNK A PADLASRA?

M6r most is letezik olyan megoldas, koriilbeliil 200 dollaros 6ron, melyreszlegesen mozgo kepet ad, teh6t nehany m{sodpercenk6nt v6ltozik a k6p.A k{sobbiek sordn azonban teljes etethiis{gri, \gazi mozgokepeket adhatn6-nak ezek a szerkezetek. Kerd6s, hogyvan-e erre egyaltalan sziikseg' Egyesekazt vetik fel, hogy a videotelefon ketsegteleniil versenykepesebb, mint amostani szextelefon es lerombolhatja a peep-show iizletet is. M6sok attolf6lnek, hogy a videotelefon sokkal vaskosabb trefakat enged meg, mint amo stani telefonrends zer ek.

LAKAS ES UUNXIHELY

A harmadik evezred harmadik eveben az Amerikai Egyesiilt Alamok dol-gozotnak mintegy otode varhatoan a lak6s6n vegzi munk6j6t, es telekom-munikdci6valtartja a kapcsolatot a kiilvilfggal.Ezaz elkepzeles m6r nagyonr6gi, de a valosag messze nem olyan, mint ahogy azI nehhny eve hittek' Ma.neg u dolgozok nagy rdsze az Amerikai Egyesiilt Ailamokban is bej6r amunkahelyere, es ez sziiksdgszertien nagy kornyezetszennyezest es forgalmidug6kat okoz. Ketsegtelen, hogy a munkav6llal6k egy kis r6sze, kortilbeliilI szdzaLeka m6r ma is otthonr6i dolgozik, 6m a szociol6giai felmerdsek aztmutattdk, hogy ez sem igaz6n jo megoldas, neha-neha azettbe kell mennia munkahelyre, es szemelyesen kell talalkozni a koll6g6kkal. Erre az ember-nek tdrsadalmi ig6nye van. Magyarorszdgon, persze, meg itt sem tartunk.Ma meg elk6pzelhetetlen, hogyvalakinek ak6r 4-5 orinkeresztul hibarnentestelefonszolgaltat6st adjon a Matav, nem beszdlve a dolog irdrol: ma megj6va1 olcs6bb bejarni, mint a telefonsz6mlilt fizetni.

TOMEGMENCTI.I NANOTECHNOL6Gn

Az igen piciny, ak6r n6h6ny atomnyi meretii alkatreszek gondolata regotafoglalkoztatja a kutatokat, kiilon6sen az anyagtechnol6gusokat . Ez va|obanforradalmi v6ltozast jelentene iparunkban 6s miiszaki fejlod6siinkben, gon-

dolkodasunkban. Ha igazhn uralhatn6nk a kis mdretek tartomanyat, akkorolcso memoriakfrty6k terabyte mennyisegii memorifval rendelkeznenek,gombostrifejnyi sz6mit6g6pek kdsziilhetnenek nagyon olcson. Mikroszkopi-

TERTECHNOLOGIA

kus m6retii robotok semlegesithetn6nek pdld6ul r6kos sejteket,vagy rozsdiittisztithatndnak. M6r ma is kdsztilnek olyan piciny fogaskerekek nanotech-nol6gia segits6gevel, melyek szabad szemmel egy6ltal6n nem 16thatok, csakegy jobb fenymikroszkoppal. Azonban kismdretii fogaskerekekre nemnagyon van sziiksdg.

olyan megolddsokat min lirttam, ahol igen apr6 lemezkdk feremeldsevela felrilet drdessege megvtrltoztathat6, ami peld6ul a reprilcig6piparban erde-kes lehet, de az optik6ban is haszndlhat6 lenne a sok millidrdnyi vdltoztat-hat6 d<il6sszogii apr6 tiikok sokasaga. Hihetetlen precizit6st kell el6rni ananotechnol6gia elterjed6s6hez. Nem v6letlen, hogy a legnagyobb cegek(mint p6ld6ul a Xerox) foglalkoznak ezzel a modszerrel. 1993-ban sztiLletettmegaz 6ttor6s, amikor az Aizonai Egyetem egyik di6kja egy olyan specidlismikroszk6pot fejlesztett ki, amellyel sz6natomokat lehetett egyenkent tologatni. Szak6rt6k szerint elkepzelhet6, hogy nem a biol6gi6ban, hanem azelektronikdban fogj6k el6szor haszndlni ezt a lehet6seget, megpedig a mole-kuldris szdmit6gepmem6ridhoz, amit lehet, hogy a termeszet m6r valami-lyen modon haszn6l.

NAPENERGIA IZ ATIAGEMBERNEK

2004-re j6so!6k a szak6rt6k az olcs6, h6zi napcelldk elterjedeset, amikorminden csalddi hin tetejdn egy ilyen elektromos6ram-termel6 cella adn6 az6ramot kilowattdrdnkdnt ot centes iiron. Ekkor elvileg a h6ztart6sok n6halekapcsol6dhatnak a kozponti elektromos hitlozatrol es olcs6bban termel-hetnek maguknak az 6ramot. Van azonban ennek a modszernek egy nagyhtfirdnya: legaldbbis a mi dgoviinkdn az elektromos energiiira telen, a regna-gyobb hidegben 6s sdt€tsegben yan a legnagyobb sztiksdg, 6ppen ezertndlunk nem igazin virhato 2004-re ennek a m6dszernek az elterjedese.

Aluxo6nn nUx6D6 URALLoMASNem nagyon 6rtem, hogy mi6rt 2004-re teszik a szak6rt6k az rir6llom6sbeindulisdt, hiszen kisebbnagyobb doccen6kkel a Mir iir6llom6s mar r6g6tamiikddik - igaz, hogy kicsiben. K6tsdgtelen, hogy egy joval nagyobb, kozos

KITORES A LABORBOL. AVAGY MrT VIHTTUNT R PADLASRA?

orosz-amerikai iir6llom6s meg6piteset tervezik, ami nagys6grenddel tobbkutatot 6s kutat6si programot tudna befogadni. Ez azonbart nem jelent seminos6gi dttorest, sem igazdn nagy, jelent6s ugr6st, ugyhogy a 2004es 6vetnem biztos, hogy ett6l az esem6nyt6l fogiuk az en'iekezetiinkbe v6sni.

HOLOGRAFIKUS DIAGN6ZIS

Mai m6dszereinkkel ketdimenzios k6pet kaphatunk bizonyos szerveink 6lla-pot6r6l. Elvileg azonban sok-sok ketdimenzi6s kdpet egymds lole helyezvea maga teljes h6romdimenzi6s val6s6g6ban ki lehetne raizolni szerveinkkepdt, meghozza az ujabb modszerek segitseg6vel nemcsak a csontokdt,hanem a l6gy szervek6t is. A sz6mitogepes tomogr6fia (CT) 6s a m6gnesesrezonancia (MRI) m6dszere m6r most is lehet6ve teszi a kdtdimenzi6skepalkotast. Nincs elvi akadiiya annak, hogy valakir6l egy teljes hdromdi-menzi6s kepet epitsink fel igy, es ez j6val tobb inform6ci6t adhatna 611apo-ttnol az orvosoknak.

A szkeptikus szakert6k erre ugy v6laszolnak, hogy a mostani, olcs6bbeljir6sok is m6r megfelelo mennyis6gri informdci6t adnak a kezel6orvosok-nak, nincs sztiks6g nagys6grenddel drdg6bb diagnosztikai m6dszerekre, amia mostani kezelesi ilrakat m6r csillag6szati m6rt6kben megemeln6' Kutat6si,oktat6si celokra azonban elkepzelhet6, hogy m6giscsak el fog terjedni ez am6dszer, es ha olcsobb6 v6tk a kesobbiek sor6n, akkor a kutat6ssal foglal-koz6 klinik6k biztosan haszn6ln6k.

GEN ETIKUSAN MANIPULALT ELELMISZEREK

Mdr ma is v6s6rolhato genetikusan manipulilt szoja, buza, kukorica 6sparadicsom, nem kiz6rt, hogy a modszer tov6bb terjed. Az elSnye az,hogyjobb termelekenys6gu, jobban eltarthat6 biologiai termekek keriilhetndneka piacra.

En szem6lyesen azt rem6lem, hogy nem fognak elterjedni ezek a mod-szerek. Az a tapasztalat ugyanis, hogy a mostani hibridek is egyre kev6sb6ehet6k, egyre kevesb6 van termeszetes iztik. M6r 6vek 6ta nem ettem epedz(iepret, 6s a genetikailag kezelt paradicsom zamata szemelyes tapasztalatom

241

282 TERTECHNOLOGIA

szerint alig hasonlit az igazi paradicsom6ra. Er6sen k6tseges, hogy az igykeletkezett term6kek tartalmazni fogj6k-e az osszes sztiks6ges mikroelemet.Tartok t6le, hogy nem. Mindenesetre Magyarorszagon az lesz majd azigazi6ttcires, ha senkinek sem kell d6gkutakbol ennie.

A SzAuiT6cEp MEGvERI A sAKKMEsTERT

Nagyot mosolyogtam, amikor a fenti cimet olvastam, hiszen ezmar l99l-benmegtortent, nyolc ewel a megj6solt ido elott. Erdekes, hogy legkordbbral999cttette ezt az elso szakerto, egy m6sik 2000-re, de voltak, akik 2010-reid6zitettek ezt a nagy esemenyt. Mindenesetre 2005-t6l az 6vtol kezdveelvileg elkepzelhet6, hogy egy kozepes tehetsegri sakkoz6 b6rmelyik partne-rdt megveri, ha tigyesen puskdzik egy nagy szirmitogdp segitsegevel - innenkezdve a sakkiizlet tovdbb m6r nem erdekes.

UNIVERZALIS DONOR

Ma ndlunk is ezrek halnak meg evente p6ld6ul sziv- 6s 6rrendszeri betegse-gekben, akiken tal6n lehetne segiteni, ha megfelel6 szervdttiltetessel eg6sz-seges szivvagy m6j 6llna rendelkez6sre. Emberek sokas6ga hal meg avildgonaz{rt,merta szerv6tiiltet6sre vagy nincs elegend6 p€nz,vagy nincs megfelel6min6sdgri dtiiltetend6 szerv. Ezen elvileg lehetne segiteni, ha n6h6ny 6llatszerveit 6t lehetne tiltetni emberekbe. Mar ma is rutinszeriien 6tiiltetikemberekbe p61d6ul a diszn6 szivbillentyiijet. Mds szerveknel azonban aszervezet immunreakci6ja miatt erre nincs lehet6seg. Ma az emberi immun-reakci6kat olyan m6rtdkben el kell nyomni, ami mellett m6r egy megfinils,egy kisebb virusfert6z6s is halalos lehet. Eppen ezdrt lenne fontos es erdekeskitenyeszteni olyan genetikailag kezelt 6llatokat, melyek az emberi antige-nekkel rendelkeznek. Tdbb szak6rt6 szerint koriilbeliil tiz 6ven beliil olyan6llatok, els6sorban sert6sek lesznek erre alkalmasak, melyek a sztiks6gesgenetikai v6ltozason 6tmemek.

Ugy tiinik, hogy nagy elvi akadalya ennek nincs, 6m ann6l tobb morAtsk6rddst vet fel. M6s szakertok azt mondj6k, hogy ezek a mtitetek annyiradrilgitk 6s olyan kevesen tudj6k megcsin6lni, hogy a tovdbbiakban is csak

KITORES A LABORBOL, AVAGY MrI VIHETUNK A PADLASRA?

n6h6ny orszitg nehany gazdag 6llampolg6ra engedheti meg majd mag6nak.Ma a donorprobldmdt sokszor ugy kertilik ki, hogy a harmadik vil6gban e16emberekt6l v6s6rolj6k meg mdg egdszseges szerveiket, melyeket fellegdlisanvagy illeg6lisan kicsempesznek az adott orszdgbol. A kereslet tehat ma ismegvan, itm ezek a vitathato etik6ju elj6r6sok biztos nem jelentenek szeleskorf 6s hosszu t6vu megold6st. Marad teh6t ebben az esetben is a genetikaikezel6s.

TAKARiT6 NOEOT

A robotika es a szoftvertechnika fejlod6se szerint a legut6latosabb h6zimun-k6kat koriilbeltil tiz even beliiLl elvegeztethetjiik viszonylag intelligens robo-tokkal. Kdtfajta tttnyzat letezik most a tervezoasztalokon: a egyik a ftlmek-b6l jol ismert, emberszabSsf vagy kev6sbe emberszabdsu h6ztart6si robotokvonulata, a mdsik a kisebb, csot6nyszerii, rovarszerii, apro robotok ezrei,melyek bejdrn6k a lak6s legkisebb zug6t is 6s osszeszednek a porszemeket,morzs6kat. Termeszetesen ezeknek a tisztito robotoknak sokkal fejlettebbhelyzetfelismeresi, navigaci6s es kommunik6cios kdpessegiiknek kell lenni-tik, hogy az emberek haszn6lni is tudjdk oket. Mindenesetre nem lenne j6

erzes ehomlott minirobotok r6ngat6zo tetemein ghzolni a szob6ban.

PROG RAM, AnU n A7ZAX, SZU PE RE LOSZTAS

Manaps6g 6ltalaban lopni szoktdk a szoftvereket, de elkepzelheto egy m6sikelj6r6s is: az, hogy magtfi a szoftvert ingyen megkapjuk, de csak akkor lehethasznalni a szhmitogepben, ha egy-egy haszniiatert fizetiink. Valahogy ugykepzelik el ezI a rendszert, mint ahogy most fizettink a viz6rt, az inam9rtvagy a telefonaldsert. Nem egyszer kell tehat a megvds6rl6sert fizetni, hanemalkalmankent.Ez6rt viszont mindig a legjobb, a legutols6 verziot haszn6l-hatn6nk. Ez a k6rd6s akkor lesz majd fontos es eget6, amikor m6r tenylegnem lehet robottechnika nelkil elni, es peld6ul a vacsor6n6l a marinirozotthalszeleteket htntartisi robot k6sziti, melynek programjdt nem kell meg-venni, hanem csak egyszeri haszn6lat66rt kellene fizetni. Persze, a meg-v6s6rolhato szoftver is versenyben fog maradni, 6m val6szintileg mindenki

I

TERTECHNOLOGIA

szivesebben fizet egy kisebb osszeget egy program hasznilalilert, minthap6lddul egyszerre kellene elore megvenni k6t6vi elektromosenergia-sziiksdg-lettinket.

Van olyan elkdpzeles is, hogy az ezredfordulora a tulkin6lat miatt egysze-rtien cisszeomlanak a szoftver6rak, legal6bbis a leggyakrabban haszn6lt prog-ramok eseteben, mint peld6ul a konyvel6 vagy adatkezelo programok. Ebbenaz esetben viszont m6r elkepzelhet6, hogy n6h6ny forint6rt hozzdjuthatunka program alkalmankenti felhaszn6l itsithoz.

HATE Ko NY Ko PAszo DAscArIAsUgy tiinik, a szakertok minden piack6pes otletre f,rgyelnek. Ketsegteleniilnagy tizlet van a kopaszsdg elleni szerekben. A probl6ma csak az, hogy szitz€ve folyton allttjak, hogy a dolog nyitjdra rdjottek, m6gis egyre tobb es tobba kopasz f6rfr. Az orvosok szerint, ha sikenilne ezt a dolgot megoldani,akkor kis m6dosit6ssal hifinyzo fogainkat is ki tudn6nk noveszteni. Ez,persze, a legjobban jovedelmezo orvosi gyakorlatot tenne t6nkre. (Magyar-orszdgon p€ld6ul Sopron l6tv6nyos elszeg6nyeddsdt okozhatn6.) A dolognakmegint csak a g6nmanipulacio lenne a nyitja, ami elvileg nem tiinik lehetet-lennek, 6m a gyakorlati megold6s meg nagyon messze van.

Itt egyik genetikus 6s biol6gus sem jelezte, hogy elvileg lehetetlen a dolog,6m 2003 6s 2010 kozott szornak a szak6rt6k terminusai.

MONOL6G A CSAPNAK

Az ,,okos" lakfs gondolala az elektronik6val egyidos. Gyakorlatilag arr6lvan sz6, hogy az osszes kapcsolot, csapot €s ablakzinat elektronius hang-felismer6 rendszerek ir6nyitan6k. Eleg lenne csak azt mondani a csapnak,hogy kevds langyos vizet kerek es szdrit6st, vary azt mondani, hogy frissleveg6t kerek, vagy hritest 6s fiitest. Technikai akadiiyamar nincs is ennek,de valahogy m6g mindig ragaszkodunk a villanykapcsol6hoz. Nem l6tokkiiiondsebb fanttniifi az elektronikus ablaknyit6sban. Az inhoz kepest aszolgdltat6s ert6ke itt meglehet6sen alacsony, ugyhogy k6tes, hogy n6lunkegy gener6cion beltil elterjedne ez a lehetoseg.

KITORES A LABoRBOL, AVAGY MtT VIHTTUruT n PADLASRA? 2||!\

UvecszAL nnNDEN orrHoNBA

Ma meg rez-vagy koaxdlis k6belen keresztiil er elhozzink az informltciti,6m ennek tomege novekedni fog mindenkdppen. Akdr a telefonra, akitr itszamit6gdpes halozatra vagy a digit6lis, jo min6segti t6vek€perny6re gondo'lunk, minden val6sziniis6g szerint a mostani kdbelek nem lesznek kepescksem mennyisdgben, sem min6segben kielegiteni ezeket az ig6nyeket. Vititvan azonban arrol, hogy 6rdemes-e lecser6lni a mai rendszereket, s ha igcn,akkor meddig, csak az egyes teleptilesek kozpontjfig, vagy a lak6sokig. lizjelent6s beruh6zdsigennyel jar, s nem zirhato ki, hogy az 6gi csatorndkttttkereszttil annyi inform6cio jut elhozzink, ami feleslegesse teszi az optikitikdbeleket.

OKOS SZoVETEK

Az fgynevezett okos szovetek, melyek automatikusan v6ltoznak a kornyezelhatdsara, sokf6le alakot es tulajdonsigot feldltenek. Elk6pzelhet6k olyanokos szovetek, melyek reag6lnak kiilonboz6 szennyezoddsekre, peldAulvirdg- vagy utcai porra, esetleg kulonboz6 m6rgekre, p6ld6ul a szdnmono-xidra. De elkepzelhet6 olyan szovet is, mely elektronikus alkatreszekettafiaLmaz, peld6ul piciny be6pitett mikrofont vagy kondenz6toros hangszdr6t, esetleg miniatrir billentyiizetet, azert, hogy ha valakinek halaszthatatlansz6mit6si gerjedelme lenne, akkor p6ld6ul a zakoja alkarjdn elvegezhesse.Aligha hiszem, hogy ennek b6rmi gyakorlati lehet6sege lenne, csak nehanytulbuzg6 informatikus gondolkodhat igy. Tobb drtelme van az olyan szove-teknek, melyek reagdlnak pelddul a sportol6k h6mersekletere vagy a kijlsiih6m6rsekletekre. Peldaul nagyon er6s szel eset6n szorosabbra huzzhk aszdlakat,6s igy jobb h6szigetelest adnak, magas h6mdrs6klet 6s paratarta-lom eset6n viszont felpuhulnak, hogy jobb szell6z6st biztositsanak.

A szak6rt6k szerint valosziniileg a sportolok a legigenyesebbek ilyentekintetben, hiszen sz6mukra alapvetoen fontos lehet a ruhdzatuk viselke-dese, mert ez a terhelhet6s6giiket nagyban befolydsolja. A h6mersekleterzekeny szovetekbol k6sziilt ruh6kban, persze, egy teUes 6vet is lehuzhatnhnk,hiszen vgyanaz a szovet alkalmas lehetne t6li 6s nydri viseletre is. De a divatterm6szete miatt val6sziniitlen, hogy valaki tdlikab6tban megy el nyaralni.

il#

286 TERTECHNOLOGIA

Olyan mestersdges szovetek elkdpzelhetok, melyek tartosabbak, mint a jelen-leg elterjedt er6s farmeranyagok vagy borok, de ezt ink6bb csak motorke-rekp6r-versenyz6knek vagy mas durva, kemeny sportot iizoknek lehet erde-kes, a hdtkoznapi 6letben nem. En azI tartanam helyesnek 6s piackepesnek,ha a termeszetes b6r tulajdonsdgait lehetne ut6nozni. igy nem kellenekrokodilok, citpirk vagy ak6r bdr6nyok es borjuk ezreit lem6szdrolni ahhoz,hogy olyan cip6khoz jussunk, amibe nem rohad bele az ember ldba.

A folyad6kkrist6lyok haszndlat6val peldaul elterjedhetnenek a viiltozomintdju, kameleonszeni szovetek, 6m kerdeses, hogy a drdga iral a piacelismernec, lennec igeny ilyen ruhakra. A szakertok nagy tdbbsege ugy veli,hogy elsrisorban a termdszetes anyagoknak van jovoje, a szintetikus, okosanyagok tov6bbra is a piacnak egy kis, korldtozott reszdt fogj6k megh6ditani.

ONLINE BOLTHAI.6ZNTOT

Az Amerikai Egyesilt Alamokban hatalmas druhdzlancok etegitik ki akiskereskedelmi forgalom jelentcis resz6t.Ilyen p6ld6ul a Sears 6ruhtvl6nc,amelynek tagiai minden naglv6rosban megtal6lhatok. Ahiiozaton keresztiiltortenci vfsarl6s azonban megkerdojelezi a kiilv6rosokba telepitett bev6s6r-locentrumok l6gjogosults6g6t, melyek n6lunk most kezdenek elterjedni. Elvi-leg elkepzelheto, hogy valaki otthon a keperny6 elott iilve kivdlassza aszhmira legmegfelel6bb min6segii, mintdjri, anyagri ruhdkat vagy m6sfogyasztdsi cikkeket es elektronikus uton frzessen 6rttik, majd postan kapjameg. Ez az 6tlet a katal6gus6rthhzak 6s az elektronikus lehetrisegek ossze-kapcsol6s6b61 ad6dik, technikailag semmi akad6lya sincs m6r ma sem.Sokkal nagyobb azonban a v6sdrl6i szokasok tehetetlens6ge: az emberekszeretnek bevds6rlokozpontokba menni, megfogni az dnfi, nezegetni, prob6lgatni, kozben mozizri. Van egy t6rsadalmi ritu6leja a v6sdrl6snak. Nembiztos, hogy ez az emberi tdnyezo miatt konnyen megv6ltoztathato. K6rd6-ses, hogy a szirmitog6p hasznalata nagyban csokkentend-e az ixakat. K6rd6-ses, hogy a reklam6ci6k sz6ma n6nec, hiszen a szttmitogepen megtekintett6ru nem biztos, hogy ugyanugy fog festeni a val6sdgban is.

Ketsdgtelen, hogy vfsdrl6si szokdsaink a mobitzitcio, az autozds terjede-s6vel drasztikusan megvdltoznak 6s a belvdrosb6l 6ttelepiitnek az olcs6bbberii, nagyobb, kiils6 raktfirilruhitzakba, bevds6rlocentrumokba. Mig ipar-

KTORTS A LABORBOL, AVAGY MII VIHETUNK A PADLASM?

cikkeket, csempet, etkeszletet es televizi6t lehet szdmitogepes hitlozatonkeresztiil is vas6rolni, 6lelrniszert, ruhanemiit ahgha. Az elektronikus taw6-s6rl6s azonban mers6kelheti, megAllithatja a kiilv6rosi bevds6rl6kozpontokterjedeset, es igy egy icipicit a konzervativ iranyba hatva segiti a belvflrosibutikok megmaradas 6t. Az elorejelzesek szerint az Amerikai Egyesiilt A[a-mokban kolilbeliil 2000 kornyeken az online h6lozatokon mintegy hdtmil-liard doll{rnyi vfsarlas tortenhet. Ez a hetmilliArd do116r azonban nem sok,amikor kiskereskedelemrol van sz6. (Az USA-ban most a kiskereskedes eviforgalma ottrillio dollar.) A katalogusokon keresztril tort6no eladasok 6vierteke 53 millidrd doll6r, azaz sokszorosa annak, amit ma a htiozatoksegits6gdvel eladnak.

KEN DEREAZISU UZCMAIYAG

N6h6nyan ismerik, hogy a kendert nemcsak zs6k, durva szovetek k6sziteserevagy vadkender formdj6ban kabitoszer el6allitasara haszn6lhatjuk, hanemfermentaci6s folyamatok segitsdgevel ipari alkoholt is elo lehet 6llitani belo:le. Ennek a lehetosege megnyitja azrttal az olcs6 szintetikus alkohol elo6l-lit6s6hoz, ami aut6k hajtoanyaga lehet. A kender meglehet6sen igenytelennoveny, 6s olcson termelhet6 rossz min6segii talajokon is' Gepesithet6 atermesztese, igy nagy mennyisegben 6llithato el6. Kerdes, hogy az olajarak,a napauto yagy az uj technol6giSk nem veszike el a talajt a kenderbazisu,szintetikus, alkoholos iizemanyagok elol.

uRTUALIS VAL6SAC - NAPSZEMiIVEGEN

R6g6ta haszndljuk min a virtuflis valos{g kifejezdst mindenfele szimulato-rok eseten. Haj6kapitanyokat, pilot6kat, harckocsizokat, de aut6vezetoketis k6peznek ugynevezett virtu6lis rendszerek segitsegevel, ahol az eletbenel6fordul6 veszelyes eseteket szimul6ljdk. Mindeddig az aLkaknaz6st nehe-zitette a kivetito kesziildkek nehezkessege. Ma iitalilban fejre szerelheto,nagy tomegti szerkezeteket haszn{lnak. Tobbek kozott maryar fejleszt6s isirfnyul olyan kis tomegti, konnyii, szemiivegre szerelheto szerkezetek eloal-lit6s6ra, melyek sokkal termeszetesebb mozgdst engednek meg, s nem aka-

247

TERTECHNOLOGIA 249

twtr't

rcTORES A LABORBOL, AVAGY MtT VIHEIUNK A PADLASM?

6m megk6rdojelezheto, hogy a tesztek 6s a vizsg6k mennyire tiJrktozk azintelligencia 6ltal6nosabb 6rtelemben vett javit6sdt. K6rd6s, hogy ezengyogyszerek peld6ul a kreativit6st vagy a zenei tehets6get es m6s mentilisk6pessegeinket mennyire tudj6k javitani.

Ezek a szerek vagy gy6gyszerekvaloban fontos virltozitst hozhatn6nak -

ha p6lddul a politikusok rendszeresen szedn6k 6ket. F6lek Yiszont att6l,hogy kizdr6lag az alvil6gi, elhiilyiilt nehdzfiuk fogidk szedni, s ezzel csakujabb trilkkoket eszelnek V.t az ifilagpolgar kizsebeles6re.

SEBESZETI IUI I KRO ROBOT

Amennyiben valakinek az art€riitit tul sok zstrlerakodits ziqa el, s ezdrtkeringesi zavarai vannak, allando infarktusveszelyben el, igen j6 lenne egykis csotisztit6 robot, mely megszabaditan6 a felesleges lerakoddsokt6l' Ugyan-olyan hasznos lenne a kis szerkezet, ha valakinek daganatos betegs6g esetena daganat terjed6se egy fontos ideget vagy eret nyom el, 6s igy ldnyeges6letfunkciokat vesz|lyeztet. A nanotechnologia 6s a robotika kombin6ci6jd-b61 elvileg sziilethet olyan robot, amely kepes arra, hogy legaldbbis a nagyobbereket ugyanugy vegigj6rja 6s vdgigtisztitsa, mint a technikdban egydbkentismert cs6gor6ny. Val6sziniileg el6szor a bdlrendszer karbantartds6ra lehet-ne ezeket a mikrorobotokat haszn6lni, azigazi c6l azonban a ver- es nyirok-rendszer javitdsa lenne.

Technikailag igazi remdnyiink lehet arra, hogy ez nem csak te6ria marad,6m kerddses, hogy hogyan oldhato meg egy€gy ilyen minirobot folyamatosenergiaell6t6sa, hiszen tobb szinmlteres j6r6rutat kellene megtennie. Kiilongond az, hogy j6val kisebbnek kellene lennie, mint az art6ri6knak, hiszennem zinhatja le a v6rdram utjdt. Kii1s6 elektrom6gneses t6r viszont hasznal-hato lehetne energiaforrask6nt. A mikrorobotika mai eredm6nyei is remenytadnak arra, hogy ez afeladat 2010 korny6kere megoldhato lenne. K6rd6sazonban, hogy addigra az esetleges r6kgyogyszerek vagy a lerak6dott zsiro-kat k6miai uton elt6volito eljar{sok nem teszik-e eleve feleslegess6 az ilyenminiatiir robotok fejlesztesdt.

ditlyozzitk, hogy belekepzeljrik magunkat a vfutu6lis va16s6gba. Szdmos gy6r-t6si eljardsndl, oktatdsi, tanul6si folyamatnrll 6s a sz6rakoztat6 iparban isfelhaszndlhato lenne ilyen szemiiveg. A technoloeiaja elvileg m6r ma iskidolgozott. Elcinye a t6vek6perny6h6z kepest az, hogy alifioszog sokkalnagyobb, ezertkdzelebb 6ll a val6s6ghoz, mint a k6perny6. Kerd6ses, hogyszinben es a kepfelbontds min6seg6ben fel tudjac majd venni a versenyr amar terjed6ben lev6 nagy felbontdsu digitdlis televizi6val, ami a mozi komolyversenyt6rsa lehet a jo kdpmin6seg miatt. Laborat6riumi szinten m6r k6szril-nek a h6romdimenzios televiziok is, tobb eve foglalkoznak mar ilyen fejlesz-tessel. Elkdpzeihet6, hogy 5-10 6v mulva ujabb fordulat kovetkezik be atev6iparban, mert a hdromdimen zios telewzi6gydrt6s megint csak jelentoshardvervdltozast igdnyelne, ujabb tev€generaciokat kellenJ kifejleszteni es aregieket lecser6lni. Ma mdg neh6z lenne megitdlni, hogy a hdromdimenzi6st6ve vagy a videoszemiiveg lesz a nyerb, mindenesetre mindkett6nek j6eselyei vannak.

GY6GYSZER NEHEZFIU KNAK

A 8Gas 6vek v6gdn 6s a 90cs evek elejen az ejszakaiklubokban ugynevezettagytapszerek jelentek meg, melyek eredeti feladata az volt, hogy az ,,agylovesen" 6tment pdciensek agymtikodeset valahogyan feliavitsdii, azaz afiahasznilltitkoket, hogy a mdsnapossdgot elmulassz6k, a lassan forgo kerekeketfjra beinditsdk. Reg probdlkoznak olyan szerekkel, melyek az agy miikod6s6tfokozottan serkentik, de nemcsakrovid t6von, mint p6ld6ut a rcirein, hanemtart6san is. Fontos, hogy az olyan idtilt betegs6geket, mint a parkinson-k6res a mem6riazavarok, valahogyan gyogyitani lehessen, es a karosod6si folya-matot meg lehessen forditani. Koriilbeliil 2010-re v6rjak a szak6rt6k enneka folyamatnak a bedres6t. 86r Parkinson-k6r-ellenes gy6gyszereket m6r mais lehet viis6rolni, ezek hat6konys6ga er6sen megk6rd6jelezhet6: csak 6rukvan, hat6suk nincs.

Az iti sy6wszerek viszont a klinikai pr6b6kon sikeresnek bizonyulnak, sa szok6sos enged6lyeztetesi eljdrasok ut6n valosziniileg 2010 kornyekereterjednek el. Termeszetesen ma is vannak a fiatalabb gener6ci6 szlmiraolyan gy6gyszerek(az amfetaminok), melyek ideiglenesen megemelik az Ie6rt6k6t, es ez6rt vizsgikon, tesztekenjobb eredmenyeket 6rnek el, akik szedik.

290 TERTECHNOLOGIA KITORES A IABORBOL, AVAGY MTT MHFIUNK A PADLASRA?

Olyan el6nyoket ksnii ez, amit a konyv nem nyujthat. P61d6ul hangosinform6ci6k vagy mozgok6pi informdciok jutnak el hozzank, az ujs6gokzenei rovat6ban zenet lehetne hallgatni, ds termeszetesen mozg6kdpeket ismeg lehetne ndzni a filmrovatban. Ilyen CD-ROM ujs6gok mar ma isldteznek, de meg mindig asztalnii tilve, nagymeretti sz6mit6gdphez kdtvelehet csak megnezni oket, viszonylag rossz minosegii keperny6n, merevtesttart6sban. Strandon hanyatt fekve m6g nem lehet ugy informackiokatelerni, mint konyvet vagy ujs6got olvasva. A nagyobb teljesitm6nyii akku-mulatorok, esetleg uj energiaforr6sok viszont megadhatj6k a kegyelemdof6sta papirnak, s egy6ltal6n nem lehet ktzdrn| hogy lG20 even beliil a papii,mint informaciohordoz6, sz6p lassan eltiinik. Ez azzalj6r, hogy kevesebberd6t kell elpusztitani, s az egyebkent elegge kornyezetszennyezo paptrgydr'tds is jelent6sen zsugorodhat, valamint vdgso soron olcsobbak lesznek akonyvek. (Ma egy-egy konyv nyomat6si koltsege kortilbeliil az osszkoltsegfelet teszi ki, a misik fele pedig a forgalmazitsbol 6s raktdroz6sb6l adodik'A szerz,Sijogdij ezekhez kepest elenydszo szokott lenni.)

Ezt az inform6ci6eloszt6si strukturdt val6sziniileg fel fogja boritani a nagyinform6ci6siinisegri CD-ROM vagy m6s memoriahordoz6 megjelendse, 6segy konyvmeretti kesziilekben, mely lehet, hogy nem billentyiivel, hanemhangfelismeressel mtikodik, egy k6nnyen Iapozhato, konyvhoz hasonl6andigitdlis centzaval frk61hat6, jegyzetelhet6 dologhoz jutunk, ami 6rz6sebenm6r megkozeliti a konyvet vagy folyoiratot. Ez azi4sitg, arddio 6s t6v6 koztima m6g 61es hatarvonalakat is el fogja mosni, 6s egyfajta genenlszoszm6di6tjelent majd. Valodi ldnyeges v|llozitst fog ez hozni eletiinkben, 6s mildenokunk megvan 16, hogy ezt avirltozdst elore prognosztiz6ljuk.

SZUPERSZONIKUS REPULES I ToMEGEKszAuAnaMa New York 6s London kdzott kortilbeliil het6r6s reptil6ut vdr r6nk, deToki6ba m6r csak tiz ora lehet eljutni a szok6sos sug6rhajt6sri repiilogdpe-ken. A szuperszonikus repiil6s ezt kortilbeliil a felere csokkenti. Kereskedel-mi forgalomban m6r ma is lehet - igaz, m6regdr6g6n - jegyet venni szuper-szonikus repiil6sre. Itt azonban mdg az utasok nagyobb poggydsz6t semlehet feltenni a g6pre, a mintegy szitz utas csak minim6lis kezipoggydszt

291

CD HELYETT MIKROCHIP

Ugy trinik, hogy a szakert6k 2010 kornydkere sok-sok viitozirstigernek, deszamomra ez inkabb csak a j6sl6sok bizonltalans lryifi jelzi. Kets6gtelen,hogy a mai egyeduralkod6 cD szinte teljesen kiszoritotta a hagyomanyosfekete lemezeket, es nagyon er6sen szoritja az analog audiokazett6kat is. AcD ujabb viitozatai 2010 kornyekdre a mai cD-t is kiszoritj6k, 6m k€t rijversenl'tdrs is megjelent m6r a lathatinon. Az egyik maga ahirlozat,ds nemkizdrt, hogy digit6tis formdban lehivhato lesz bdrmely zene, s6t film is ak6s6bbiekben. Ez term6szetesen nemcsak kepi es hanginform6ci6kra erv6-nyes, hanem b6rmilyen informdciokat el lehet igy erni.

Egyesek meg remenykednek a digitdlis audiokazettAk ujb6li felt6mada-s6ban is, azonban ugy trinik, hogy itt mdr veglegesen elment a vonat - afejloddsnek ezt a stadiumdt ki fogiuk hagyni. valoszimibb, hogy a mozgoalkatresz n6lkti1i chipek jo esdllyel piiyinnakak6r a hi-fr hangminbsegri zenerogzitds6re is. igy meg kisebb lejdtsz6egysegeket lehet majd?piteni, es j6valkisebb lesz ezeknek a hordozhat6 szerkezeteknek az energiaigenye is. Amibiztos, az abizonyralans6g, azaz nawon val6szinii, trogy ujaut generdciovdltds tort6nik az inform6ciohordoz6k ter6n a 200Ges evek els6 etizeddben.

M EGBOLYGATOTT I N FORMACI6STRU KTU RA

Regota mondogatj6k, hogy digitdlis konyveket kellene kdsziteni. Ilyen k6nyvval6jdban mir lltezlk is, s6t egyes enciklopedidk digit6lis formaban, cD-RoMon ma is hozzitferhet6k, s a konyvt6rakban megtaldlhat6k. Nagyonval6szinri, hogy az igen dr6ga 6s nagy tdrfogatu enciktofediak, kclnyvsoroza-tok, melyek r6addsul gyakran viitozo inform6ci6kat tartalmaznui. co-r"keriilnek, es kis hordozhato szilmitogdpen olvashatok lesznek. Ennek elvi,technikai akadtiya m6r ma sincs, kizar6lag a fogyasztoi szok6sok jelentik anagyobb elterjed6s akad6ly6t. K6ts6gtelen, hogy a mai sz6mit6g6fek min6segileg meg messze nem nyujtjdk art az elmenyt, amit egy ujsAg vagy konyvkezbevdtele adhat, nem beszelve arr6l, hogy a keresds sokkafgyorsabb, akonlv j6val 6ttekinthet6bb es sokkal konnyebben kezelhet6. Hi-a kezi szh-mit6g6pek m6rete tovdbb csokken, 6s a k6perny<ik min6s6ge jelent6sen jawl,elk6pzelhet6, hogy a konyvek 6s foly6iratok szep lassan drgftallziilhatova valnak.

TERTECHNOLOGIA

vihet mag6val. A mai concorde koriilbeliil huszeves technol6gidn alapul.Nehdny szakerto ugy latja, hogy 2014 kornyek6re, m6sok szerint inkdbb2020 uttn el6rhet6 lesz az olcs6bb szuperszonikus repiiles. Ez is tipikusplldiia annak az esetnek, amikor a technika m6r letezlk, kereslet is van, denem akkora, ami a tomeges elterjeddst lehet6ve tenn6.

v6lem6nyem szerint nem lesz jovoje a mostani technol6gidn alapul6szuperszonikus repiilesnek, hiszen az a nlhiny ora, amit meg lehet takari-tani a reptildsi id6ben, majdnem tizszeres drkiilonbs6get jelentene. A repiil€sidcltartamft sokkaljelent6sebben csokkentene, ha gyorsabban lehetne el6rnia repiil6teret, 6s ott gyorsabban lehetne be- 6s kiszdllni a gepb6l. Ezertvaloszinfbb, hogy a nagyobb utaskapacitdsu reptil6g6pek fognak elterjedni,es tovabb automatizalhatjtk a reptereken az utasok azonositdsdt es a v6m-kezeldst. A vizummentesseg es az ezzelj6ro gyorsabb bees kisz6ll6s tobb-6r6s v6rakoz6st takarithat meg, ami megfelel a szuperszonikus repiil6kid6nyeres6genek.

A szuperszonikus polg6ri repriles, amely a strat6giai bomb6z6k technol6ei6j6b61 n6tt ki, val6jdban nem 6letk6pes. R6szben az6rt, mert rendkivtilzajos, r6szben az€rt, mert igen alacsony energiahatekonys6ggal szitllttja azutasokat. val6szinri, hogy az informatika fejl6d6se tovdbb csokkenti a sziik-s6ges tizleti utaz6sok szhmttt, 6s igy a jov<iben mindink6bb a turizmuskedv66rt fognak .utazni. Ez a szektor azonban nem fizeti meg a jelentcisenmagasabb jegyirakat, ezert magfnvelem6nyem szerint a szuperszonikusreptiles eletk6ptelen marad.

AZ ONLINE HIRDETESEK EINE TdNESC

Amikor szdrnytilkodtink a hirdetdsek l6tt6n, nem gondolunk arra, hogyval6j6ban tobb eszkozt, pelddul a kereskedelmi t6v6ket 6s az rijs6gok nagyreszet a hirdetesek tartjitk el, ezekjuttatjak el a felhaszn iiothoz, az olva-s6khoz, a nez6k'hoz. A hirkozlesben bekdvetke z,b vitltozirsok teh6t term6sze-tesen 6rinteni fogjek a hirk6zl6si piacot is, s ez meghat6roz6 lehet sz6munk-ra, gondolkoddsunkra. Abban az esetben ugyanis, ha kital6ljuk, hogyhogyanlehet digitdlisan automatikusan atugrani a hirdetdseket, onnant6l kezdvejelent6sen megdrrlgulhat az inform6ci6, hiszen a hirdet6k nem fizetnekannak a mediumnak, amely nem juttatja er az izeneteket a fogyaszt6khoz.

xTOnES A LABORBOL, AVAGY MIT VIHETUNK A PADLASM?

Eleketronikusan ma is koriilbeliil6vi 37 milli6 do116r 6rtekben hirdetnek

az interneten, azonban csak az Amerikai Egyesiilt Aflamokban 12 m]lhtnd

do116rt koltenek tdvehirdetesekre. Ha a tdve es a sz6mit6g6p eggyeolvad,

akkor digit{lisan lehet el66llitani a hirdeteseket, ami reszben persze olcs6bb6

is teszi oket, de nem jelenti azt, hogy szellemesebbek, erdekesebbek vagy

normdlisabbak lesznek. Re6lis v6ltoz6st tehdt nem vdrhatunk el ezen a t6ren,

minden bizonnyal csak a kozeg fog v61tozni, a tartalom, a ,,manir" nem'

AOUAKUITuNAVAL JUTUNK A HALHOZ

Magyarorszagon ugyan nem sok halat fogyasztunk, viszont a vil6g t6bbi

orsiigiban ez fontos taplAlekforr6s. Eljutottunk arra a pontra, amikor

tovabb a tengerek m6r nem tudnak ingyen es b6segesen ontani kincseikb6l'

N{hAny esetben bizonyos halakat - tflbbek kozott a ciryikbizonyos vdlfajait

is - a kihalas veszelye fenyegeti. Ketsegtelen, hogy a legnagyobb ragadoz6

az ember, es eppen ezert,ha elni akar, gondoskodnia kell a tovabbi elelem-

forr6srol.Nemcsak halastavak, hanem tengerihalas tengerek telepitdse is folyamat-

ban van. Ezeken a helyeken mestersegesen etetik a halakat' hiszen nem terem

annyi vizinov6ny vagy apr6 halacska, amithplitl|kkdnt eleg lenne. A kereslet

nem lanyhul a tengeri hus irant, hiszen az sokkal egeszsegesebb, mint pel-

d6ul a marhahris es tal6n iobb iz6 is, mint a ma mar szinte kiz6rolag tap

szereken tartott baromfi. Eppen ezert k6rdeses, hogy a t6pszereken tartott

halak husa milyen iz6Iesz. Egyes ritka, nagyon keresett halak m6r ma is

csak mestersegesen nevelve jutn ak elhozzink. Bizonyos halfajokn6l, peld6ul

a pisztr6ngokn6l jelent6sen sziikiilt a termdszetes 6letter, ez6rt a mestersdges

halnevel6s bevezetese itt elkeriilheteflen. Altal{ban is elmondhatjuk, hogy

a mesterseges halastavakvagy sostavak elterjedese sziiks6gszerii lesz, hiszen

igy az €lelttiszer-termel6s megoldhat6 ujabb loldteriiletek felhasznal6sa nel-

k{il, azaz nem kell erd6ket kiirtani, tengerekb6l m6g van 6pp el6g'

Az a nagy k6rdes, hogy hogyan lehetne technikailag megoldani a. tenger-

r6szek elktiLlonitdset. Mesterseges hdlokkal, ziltogittakkal ez minden bizony-

nyal megoldhat6 lesz. Ahogy egyre jobban odafigyeliink a kornyezetszeny-

nyez{sre, vilagosan l6tszik, hogy azfllattartfs a maga higttiryyi$i;al6s igen

rossz novenyhasznositSsi hdnyadosival dr6ga 6letmiszerforr6s' Valosziniileg

TERTECHNOLOGIA XTONTS A LABORBOL, AVAGY MII VIHETUNK A PADLASRA?

NAG! NYTLVANOS, VlRTUAlls x6nwrARAK

Nem val6szinri, hogy a kozkonyvtarak valaha is lehuzzak a rolot, de az igen,

hogy a sz6mitogepes adatbazisokreszarinya a mostanihoz kepest 2016'ban

egeszen jelentos lehet. M6r ma is ldtezik azigynevez-ett Gutenberg-project,melyen beltil klasszikus konyvek ezreitdigitaltz6ljak. Igy elvileg bSrki otthon

olvasgathatj aazokal,nem kell {rttik jelentos jogdijat fizetni.Valoszimi, hogy

kutatointezetek, egyetemek, nemzetkozi oriSscegek konyt6rai lesznek az

elso igazdn elektronikus adatt6rak, hiszen ezeket anap24 ordjhban a Fold

bfrmely pontjfn hasznalhatjak. Ezek els6sorban technikailag specializ{lt,egy-egy temdra szakosodott konyvtarak lesznek, melyek megengedhetikmaguknak, hogy foly6iratok rdgebbi sz6mait is teljesen dieltahzaliitk'

Nem val6szinii azonban, hogy az osszes verset, gyermekkonyvet, szepiro-

dalmi mtivet digitdlis form6ban el lehet majd erni. Ennek nincs sok realit6sa

az elkovetkezend6 egy-ket generaci6 alatt. A kozsegi konpt6r, f6leg N1'uga-

ton, ahol m6g sokat olvasnak, sok ember szirmara tal6lkozasi hely is, a

tflrsadalmi erintkezes egyik lehetseges szintere, formaja. A novekvo szhmu

szakirodalom viszont val6szimileg olcs6bban juthat elektronikus formabanaz olvasohoz. A kutatasban bizonyos sztik temdkban m6ris kezdik kiszori-tani a papirbazisu folyoiratokat. A nagy gond az, amit most meg nehez elore

l6tni, hogy a technika fejl6desevel ujabb es ujabb adathordozok jelennek

meg, es lehetseges, hogy a regebbi formatumok olvashatatlanna v6lnak. Mig

ma nyugodtan el tudjuk olvasni a szaz ewel ezelotti folyoiratokat, a 1G15

ewel ezel6tt megirt ALGOL nevri programokat m6r nem tudjuk olvasni. A

terjed6s egyik feltetele tehat a biztos, 6llando, szabvanyositott forma.

AUTOMATIKUS UTNAI6ZIT

szinte minden egyes science fiction Iartalmaz olyan r6szleteket, ahol agepkocsiban iilve csak be kell potyogni az lJ;ti celt, es a leggyorsabban, a

legkevesebb zsrifolts6ggal el6rheto utvonalon odavisz minket az a.uto. Ehhez

azonban tobb feltetelnek is teUesiilnie kell. El6szor is biztos inform6ciovalkell rendelkezni az egyes utvonalszakaszok, keresztezodesek 6tbocsatok6pessegeir6l. Ma ezt m6g primitiv modon a helyi radiok oldjak meg. 86r

rem6lem, hogy az a\toz6s sririisege csokkenni fog az elkovetkezo evekben,

olc sobb, ege szs ege sebb, kdrnyezetkim6l6bb modon juthatunk feherj 6kheza mestersdges haltartassal. igy olyan dszaki vizek is hasznosithat6k pdlddulkis rakocsk6k tenydsztesere, melyek egyebkent teljesen ert6ktelenek. ketr.g-telen, hogy eg6szsegrigyi eletkil6tdsaink is ja'vuln6nak, ha a sert6s- es mar_hahus helyett feherjesziiksegletiinket inkabb halb6l elegitenenk r.i. gpp""ezert a mestersdges haltenyesztes jelent6s eletformav6lt6st hozhatna.

Elelu IsZER-TABLETTAK I rAuvERuNKoN?Elvileg mar ma is megoldhat6, hogy a napi koîlbeltil 2000 kalorias ener-giaszriksegletiinket mesters6ges, szintetikus elelmiszerrel fedezzik.A baba-tapszerek vagy a sportoloknak, katonaknak sz6nt energiatdpok feluton j6r-nak m6r ehhez. Ez az elgondolds azonban, amit netrany szakertci csakhegym6sz6knak vagy elfoglalt politikusoknak, iizletemberelnek aj6nl, nemlesz nepszerii az ifilagemberek koreben. A tobb szabadid6, a magasabbdletszinvonal minden esetben azt jelenti,hogy azemberek dlvezni is akarjAkaz etkezesr, ezdrt min6segi etelekbril maguk fbzik a t6pl6l6kukat vagy ven-degl6be mennek. A vil6g kisebbik r6sze tult6pl6lts6ggal ktiszkodik, mig aFold lakoinak jelentos r6sze eppen az elTenkezogonddat kiizd. Nem biztos,hogy a szintetikus elelmiszerek olcsobbak lennenek majd a termdszetest6pl6leknal, ezert szeintem legfeljebb kiegeszit6kent ds nem folyamatos, fiit6pldlekkent j 6hetnek sz6mitdsba.

HOLOGRAMOS TELEFON

Mindenki l6tta a csillagok h6boruj6ban Leila hercegn6 hologramon kiildotts. o. s. rizenetet. A dologban az az €rdekes, hogyiechnikaiag ez ma semlehetetlen. H6romdimenzi6s lezeres hologramot reg6ta elci tudunk allitani.Elvi akaddlya nincs annak, hogy ezt mozgokeppe alakitsuk. A nagy kerd6sszdmomra az,hogy vanc re6lis sziikseglet erre, hiszen a televizios tilefonok,melyekr6l m6r sz6ltunk, ma is mtikod6kepesek, es ilyen irdnyu informdciosziiksegleteinket kieldgithetik. Nincs olyan valos gyakorlati igeny, ami indokoln6 ennek a rendszernek az elterjed6set, a kutaiishoz, fejliszieshez sziik_seges hatalmas osszeg befektet6set.

TERTECHNOLOGIA KrrOREs n LReoneOL AVAGY Mfl- vlHFruNK A PADLASBA?

az automatikus utvonalrendszerekre sziiks6g lesz, legal6bbis a nagyv6ro-sokban.

Ma az Amerikai EgyestiLlt Alhmokban evente kortilbeliil k6tmilli6rd dol-l6rt koltenek ennek a tem6nak a kutat6s6ra, mert igy kisebb zsufolts6ggal,kevesebb kornyezetszennyez6ssel es kevesebb balesettel lehetne a viirosikodeked6st megoldani. Eg6szen biztos, hogy a tdmegkozleked6s sohasemlesz olyan fejlett, hogy minden igdnyiinket kielegitse, az egy€nikozleked6srea v6rosokban tovdbbra is saiksdg lesz. Ezek az intelligens utak kepeseklesznek megszfmotni, megmdrni a rajtuk dtzudulo forgalom mennyiseg6t 6sir:inyifi, kdpesek lesznek megkiilonboztetni p6ld6ul a siet6s mentciket vagyrend6raut6kat, 6s nekik els6bbseget biztositanak.

Elvileg megoldhat6, hogy egy-egy aut6 a beprogramozott utvonal szerinttobbs6vos uttest eseten gyorsabban haladhasson, de igy minden aut6t egye-dileg kellene nyilv6ntartani. Ez, persze, megneheziti az autotolvajok 6let6t,ugyanakkor az autokmozg6sdval az iilampolgdrok mozgdsa is jobban figye-lemmel kiserhet6, amit nem mindenki tidvozolne egydrtelmrien. Ez a fela-datsor elvileg kdt modon is megoldhato: vagy a min lltezett ugynevezettglobdlis helyzetjelentdsi rendszer segitsdgdvel - magyaritn, ahol lehetseges,holdak figyelik a jdrmrivek mozgirsttt -, vaw pedig az rittestbe epitett k6d-leolvaso rendszerrel. Mig most csak nagy 6s siirg6s, dr6ga fuvait szitlhtokamionosokniil 6ri meg a mestersdges hold haszniilata, elkepzelhet6, hogyk6s6bb kisteheraut6knal, taxiknal is drdemes lesz ezta rendvert bevezetni.

Ebben az esetben ez ak6r egy eg6sz kontinenst is dtfoghat. olcs6bb 6sbiztons6gosabb is lenne a jelenlegindl, bizonyos terheket biztosan levenneavezet6r5l,6s igy a stresszhelyzeteket 6s az idegesked6st csokkenteni lehet_ne, 6m m6g mindig nem tok6letes megoldds: a jdrmrivek, intelligens utrend-szerek kifejlesztdse nem lenne olcs6 dolog.

Btzot{yos xAair6szeneK ENGEDEIVezEseNagy vdltozdsok elott iil az llvezetcikkipar. ugy trinik, hogy a cigarettAraegyre nagyobb mdrtdkben r6j6r ar6d, egyre tobben ismerik fel nagyon sulyosegdszsdgkilrosit6 hatrisdt, 6s a nem doh6nyz6k egyre hangosabban kovetelikaz.-eg6,szs5ges leveg6hoz val6 jogukat - legaldbbis az Amerikai EgyesiiLltAllamokban. A cigaretta visszaszoruldsdval azonban az alkoholfogyasztas

m6rt6ke nem szorul vissza l6tvdrnyosan. Ugyanakkor emelkedik a kibitoszer-

fogyaszt6s szinte mindentitt a vil6gon. Ez igazi kihivdst jelent sz6munkra'

Meg kell kiilonboztetniink a kem6ny 6s l6gy drogokat. Elkepzelheto, hogy

a holland peld6hoz hasonl6an bizonyos lSgynak nevezett kibitoszereket

vil6gszerte inged{lyezni fognak. Ilyenek p61ddu1 a marihu6n6s k6bit6szerek'

Ezek enyhe szirek, 6s elleniik a legfobb vdd az, hogy konnyen elvezethetnek

a kemdnyebb, drasztikusan egdszsegkarosit6 drogokhoz. Elternek a velem6-

nyek arr6l, hogy a szintetikus szerek nemelyike, melyeknel nem alakul ki

fiigg6seg, vajon felkeriilhet-e valaha az engedelyezettek 1ist6j6ra.

K6ts6gte1"n, hogy a tobb szabadid6vel rendelkez6, gazdagabb t6rsa-

dalmakban a k6bitoszer t6rsadalmi m6retii problem6v6 v6lik, de a szegeny

orszagokban is regota elfogadott bizonyos k6bit6szerek haszniiata. Ez,

p.rrri, nem jelenti azt, hory azok a t6rsadalmak jobbak lenn6nek. Sz6mos

petOat httunk mtr arra,hogy az 6pium yary az alkohol a teljes tarsadalom

izoved6k6t szet tudja verni, csal6dok millioit tudja szetziliini' Ezert akitbi-

t6szerek megoszt6sa, az enyh€bb szerek engedelyezese tal6n kihrizhatnd a

talajt a veszelyesebb, kemenyebb drogok a161. Ezen a t6ren, ami nem pusztan

technikai, biologiai, biokemiai k6rdes, meg igen sok vita v6rhat6, hiszen itt

t6bb a tdrsadalmi berendezkeddssel es felel6sseggel, mint a biok6mi6val

kapcsolatos kerdes.

vEzEr6 nExU ll .lAnutivEK

Az elSz6ekben emlitett okos utak f6lig-meddig csokkentik a gepj6rmiiveze-

t6re jut6 terhelest, az okos robotsof6rok viszont elvileg teljesen mentesiteni

tudndk a sofbroket ett6l a munk6tol. Ez a kerdes technikailag ma meg

megoldatlan ,bhr evtlzedek 6ta igen komoly er6feszit6seket tesznek legalabb

a rJszleges megoldflsra. Az alapprobl|ma az, hogy a jelenlegi elektronikus

rendszeiek sem igazdn kepesek alakfelismer6sre. Arra tal6n meg lehet tani-

tani 6ket, hogy kozlekedesi t6bl6kat, j6rmiiveket felismerjenek, de az, hogy

a hitzak fal6ia firk6lt graffiti, a f6k vagy a gyalogosok mozg6sa ne zavarja

meg a rendszert, ma m6g elk6pzelhetetlen. Jelentos halad6st kellene e16rni

a niesters6gss inlslligenci6ban es adatkezelesben, alaffelismer6sben ahhoz,

hogy ezt a k6rd6st megnyugtatoan rendezni lehessen. Ma meg egy lovar

idJgrendszere is fejlettebb, mint amit ezen a t6ren a legjobb katonai rend-

I EN J tr(,TII\ULLJbIA KITORES A LABORBOL, AVAGY MrI UHETUNK A PADLASRA?

A nemet rendszer - ami tal6n a legkozelebb van a megval6sitashoz - a

m6gneses vonzast hasznaUa ki, mig a iapin a taszitdsra 6pit. Mindket

orszdgban koriilbeliil egymilli6rd dollArt koltfittek a kutat6sra. Az elerhet6

sebesseg koriilbeliil 500 km/ora. A szuperexpresszek, mind a kerekes, mind

a m6gneses lebegtetestiek, ketsegtelentil versenykepesek a koz6pt6vu utazds-

n6L 50G1000 km t6von. Ezek gyorsabbak 6s olcs6bbak, mint az aut6s es

repiil6g6pes tomegkozleked$si rendszerek. K$rnyezetkimel6bbek 6s helyki-

mdloek is.A mdrgneses lebegtetesii rendszereknek azonban oriasi hi6nyoss6ga 6s

gondja, hogy a m6r meglevo vasuti sineket nem lehet haszn6lni, 6s n6h6ny

orsz6gban a csillagdszati ingatlandrak miatt nagyon sok p6nzbe kertil ap6lya6pites. 86r annak idej€n a jap6n gyorsvasut mintegy 18 honap alatt

visszafizette a befektetdst 6s azota csak a hasznot hozza, Jap6n kiilonlegespelda a nagy nepsiirtis6g miatt. A ritk6bban lakott Amerikai Egyesiilt Alla-

mokban es a szegenyebb Europaban csak a nag;ruarosok kozti k6zlekedes-ben erdemes ezt a rendszert haszndlni'

ESELY A TALALKOZASRA

A szakert6k abban ertenek egyet, hogy teljesen bizonytalan barmely evet

kijel$lni ennek a tortfnelmi jelent6s6gri kdtoldalu kapcsolatfelv{telnek, de

ugy gondolj6k, hogy addigra a Fdldon a szilkseges gener6ciG 6s gondolko-

d6sv6lt6s be fog kovetkezni, amielemi feltetele annak, hogy a foldonkiviiliekszoba Alljanak veltink. Erdekes m6don ma a fold$nkivtiliekkel l6tesitett

kapcsolat az Amerikai Egyestilt Aflamokban szovets6gi biin. Az 1969. julius

18-6n kelt Szovetsdgi Szab6lyok Gyiijtemenyebenaz l2ll. szakasz l4.bekez-

dese azt irja, hogy ,/.2 Egyesiilt Allamok polgdrainak tilos kapcsolatba l6pni

fttddnkivi)ti egydnekkel vagy jdrmtiveikkel. Azok, akik ebben vdtkesnek taldl'

tatnak, karanttinba zdrand6k ds egtdves bdrtdnbiintetdsre, valamint r)tezer

dolldr pdnzbiintetdsre itdlhetcik".Ahogyan az el1enz,5i rdmutattak, ez a toweny termeszetesen nem fogja

megakad6lyozni a kapcsolatfelv{telt, csak a szemtanukat fogia elhallgattatni'Szak6rt6k mindenesetre azt mondjSk, hogy bdrmilyen id6pont kijelent6se

nem m6s, mint hitbdli nyilatkozat. Te[esen megjosolhatatlan, hogy ez az

esem6nv mikor kovetkezik be.

szerek tudnak. (A rovarok r6ad6sul j6val kisebb energiafelhasznaldssal 6sj6val kisebb tomeggel tudjdk megoldani ezt a k6rd6st.;1tt tenat a szakert6k6ltal josolt 2019es 6v er6sen megk6rd6jelezheto. Lehet l6tni, hogy a vdle-menyek nagym6rtekben sz6rtak. van, aki mdr 2005-re varia ezlknek arendszereknek az elterjedeset, de van, aki 40 ewel kes6bbre ieszi. Veleme-nyem szerint drasztikus es jelent6s elvi 6ttor6s nelktil ez a kerdes a maitudom6ny szintjen megoldhatatlan.

A MARSRA SZAIIAS EVC

El6szor werner von Braun, a n6met rak6taipar megal apitojaszentelt komolyfigyelmet a Mars-utaz6s k6rd6s6nek. Szakert6k azt v6r16k, hogy 202uraerjrik el azt a technikai fejlettsdget, amely mellett a, eibe, biztons6gosanvisszahozhat6 a Mars felszinerol. A szak€rt6k 2044-re vbrjik az iillandomarsi telepiiles kialakit6s6t, de ezt is termdszetesen csak tudomdnyos szem_pontb6l. Ebben a kerd6sben azonban nem kizarolag mtiszaki tenyezokdontenek. Nagyon fontos a pillanatnyi hozziritlli.sis, hogy egyes kormanyokmennyire tdmogatj6k, mennyire tartjtrkfontosnak a feladatot.

A jelenlegi tendencia az, hogy olcs6, celszerii robotokkal gyrijtsiink ele-gend6 inform6ci6t, hiszen ma sem az €letter sziikossege miatieroett6diinka Naprendszer mds bolyg6i ir6nt. Technikailag .lrril"g m6r ma is megtudniink oldani a Mars-utaz6st, annak koltsege viszoni meg csillagdszatilenne. v6lhet6en az elkovetkez(i hisz 6vben a technika fejl6d6se sok min-denben biztonsdgosabb6 es olcs6bb6 teszi ezt az atazast, es akkor a t6rsa-dalom szamdra elfogadhat6, indokolhat6 c|llir vitltoztk Elkepzelhet6, hogyha a b6ke stabil marad, akkor az eddig hdborus cdlokra sz6nt osszegekrdszben ilyen c6lokra fordit6dnak, hiszen a hacriipar jelent6s rdszet nemlehet rltdllitani civil termelesre.

MACruCSES VASUTAK

M{ j6 n6hdny 6ve probap6ly6kon futnak m6gneses lebegtetesii vasutak,melyek el6nye a kerekes versenytdrsaikhoz k6pest az,hogy gyorsabbak, ke-nyelmesebbek, viszont nem olcs6bbak. Id6ig ketfele rendsiert alakitottak ki.

TERTECHNOLOGIA TTORES A LABORBOL, AVAGY MtT VIHETUNK A PADLASM? 301

ELEKTROMOS AUTOK

Erre az id6pontra j6solj6k azt a halinhelyzetet, amikor az autok fele m6relektromos lesz. Els6sorban a belv6rosi kozlekeddsre haszn6lt gdpj6rmiivek-ndl v6rhat6 ez. Igen kis meretti, nagy fordul6konysdgu, akkumuldtoros aut6k-ban gondolkodnak. A jelenlegi technol6gi6val, a jelenlegi fizik6val azonbanezt a kerdest en megoldatlannak l6tom, mert az akkumulftorok tarol6kapa-citasa v6ges, 6s az eldob6l6suk jelentSs kornyezeti problem6kat okozna,ujrafelhaszn6l6suk pedig igen drdgilittenne az eg6sz technologi6t.

KRION IKUS UJRAEIESZTES

2043-ra dat6ljdk az els6 krionikus ujraeleszt6st, vagy egy lehiitott allapotbanlevo 6l6leny ujraelesztes6t. Ennek celja termeszetesen az, hogy t6bb 6vtizedelehritott embereket ujraelesszenek. Ennek azonban messze nincsenek mega technikai, biol6giai felt6telei, s kerdes, hogy egyaltal6n megoldhatGe afeladat. Evileg megkerd6jelezhet6, hogy a fagyasztds alkalmas a konzer'vdlasra a legiobban, vagy valamilyen mds tipusu technika, olyan, amilyetpdld6ul a hindu j6gik haszniinak az ugynevezett 6lve eltemettetes sor6n.Rendkivtil bizonytalannak tiinik szdmomr4 hogy ezt a technikai kerddst akovetkez6 sz6z evben meg lehet-e oldani.

OnnepnoDuKAl6 noeor2044-re v6rj6k az elso onreproduk6lo robot megielenesdt. Ez a feladat isnagyon komoly technikai akad6lyokba titkozik, es kerdes, hogy az onreprodukdl6 robot egy6ltaltn haszniihatoe valamire. Nem kell arra gondolni,hogy peld6ul onreproduk6l6 hegeszt6robotokjonnek l6tre: ugy 6rzem, hogya mechanikus megkozelit6s eleve rem6nytelen. Egyiltalin, ebb6l a k6rd6s-korb6l otletet csak a biologi6b6l erdemes meriteni, csak azt 6rdemes ut6-nozni. Ahhoz pedig, hogy biol6giai szinten 6rtsiik es ut6nozni tudjuk aterm6szetet, nemhogy szitz,hanemtalitnezer 6v sem e1egend6, feltdve, hogyfolyamatos a tudominy fejl6dese.

Szerintem ket l6pesben fog megtortenni. val6szinuleg egyoldalu kapcso

lat ma is letezik ugyanugy, mint ahogy mi nezziik a hangyabolyt. Technika-

ilag et kell jutnunk arra a szintre, hogy a fejlettebb civiliz{ciok kommunik6-

crOjaftf- bekapcsol6dhassunk' Ez eg€,szen biztosan nem a mai' Altalunk

haszn6lt radi6huilamok segits6g6vel tortenhet' Ha azt a technikdt 6s tech'

nol6gi6t megismerjtik, melynek segitsegevel peld6ul a telepatia mrikodik'

akkoi nagy iselytink Iesz arra, hogy megtalaljuk azt a t6vkozlesi modot,

mellyel soictat fejlettebb civiliz6ci6k kommunikdtnak, s amely nincs kotve

a f6nysebessdg kozmikus meretekben n6zve alacsony ertekehez. A tankonwi

flzika viszont ma meg csak a v€ges sebesseggel terjed6 elektromagneses

sug6rz6st ismeri. Ennek segitseg6vel pedig a tapaszteilat azt mutatja, hogy

nem tudunk kapcsolatot teremteni m6s intelligens fajokkal'

A 2030 utAnra vonatkoz6 j6slatok m6r mind bizonytalanok, meglehetG

sen elnagyoltak, de ez termeszetesen 6rthet6. Az a tapasztalat, hogy a

technikiban koriilbeliil tizeves el6rel6tfs m6g lehetseges, azonban a kereszt-

korrel6ci6k miatt hosszabb tiyon ezm6r nem megy.Ez alatt azt kell erteni,

hogy ha b6rmi vadonatuj dolog megjelenik, akkor annak nemcsak a sajSt

hatasdval kell szfmolni, hanem ez sz6mos mds, kisebb-nagyobb teriiletre is

kiterjed, v6giil annyira alapvet6 vdltoztat6sokat okoz, melyet-mar nem

tudunk sern mennyisegileg, sem minosegileg el6re megiosolni. Igy ezut6n

mdr csak igen roviden fogom ismertetni a szakert6k joslatait'

SEJTTECHNOL6G|A

A nanotechnol6gia fejl6d6s6vel olyan apr6 kis szerkezetekhez jutunk,

melyek elvileg egyedi feladatokat tudnak majd vegrehajtani. Nem feltdtleniil

mechanikus szerkezetekre kell gondolni, inkebb olyan speciflis virusokra,

melyek az elore meghatarozott sejtekhez oda tudnak ferni, es a sejteken

Uem ataUkit6sokat tudnak v6gezni. Ennek a technol6gianak nehezenifilitt-

hat6 kovetkezmenyei vannak, hiszen ha ilyen melyen jutunk el a felig

biologiai mikrorobotokhoz, akkor neh6z el6re l6tni a robot meghib6sod{s{-

nak, azaz a robot mut6cioj6nak kovetkezm6nyeit'

TERTECHNOLOGIA

INTELLIGENS ROBOTOK

A csillagok hdboruja cimii filmben l6thato intelligens robotok legaldbbisGolem form6jiban r6g6ta foglalkoztatjitk az embereket. Azonban mind-eddig csak 6lom es ohaj maradt az intelligens, kommunik6ciokepes robot.Termdszetesen nagyban novekednek majd a robotok,,szellemi k6pess6gei",6m a mai fizkin alapulva nem lehet interligens robotokat 6piteni, iegalabbisahogy az intelligenci6t mi, emberi oldalr6l 6rtjiik. Az intelligencia legjobbmdroje, ha a robot ki tudja mutatni, hogy egy miisik intelligens leny robot-e,vagy ember. Sz6momra az intelligencia kriteriuma az alkotokeszseg es ahumorerzek. E kett6 nelkiil nem kepzelhet6 el intelligens robot sem.

HIDROKULTURA

A )ofl. szinad kozepdig teszlk az Amerikai Egyesiilt Ailamokban azt ahatdrt, amikor a legtdbb zoldseget hidrokulturds uton alitjek el6. M6r mais tartunk disznovenyeket kiz6rolag vizes oldatu kultur6ban. Nincs elviakadtilya annak, hogy ezt a m6dszert szdlesebb korben haszn6ljuk. A gya-korlatban azonban jelenleg nem - 6s hosszabb t6von sem - l6tizik gazda-sdgosnak, ffizet6d6nek. Egyszeriibbnek trinik kivinni a foldre a ncjrvenveketes v6rni, hogyjojjon azeso.

V|RTUALIS SZEX

Hogy valami vigaszt is nyujtsak a ferfiaknak, 2055-re igerik a virtudlisszexu6lis rabszolg6kat, vagyis olyan robotokat, melyek a ferliak korldtlanszexudrlis ftvitgyitt a tdkeletesseglittszatilal elegitik ki. Felfujhat6 gumiba-bdval, importdlt ukr6n 6s rom6n ldnyokkal m6r id6ig is feitalfltak ezt am6dszert - mindegyiknek megvan a maga h6tr6nya. Tekintve, hogy intelli-gens robot lenne az alapja ennek a szerkezetnek, nem valoszinii, hogy rovidid6n bellil e[utunk ide. De ha eljutndnk, akkor sem lenne sok orom benne.hiszen pont a h6ditds az, ami az egl,szben erdekes.

KIORES A LABORBOL, AVAGY MIT VIHETUNK A PADLASM?

LEHETETLEN (?I

A szakertok hosszan soro!6k, hogy szerintrik mi az, ami lehetetlen. Ilyenp61d6ul szerintiik az Amerikai Egyesiilt Allamokban a ketp6rti rendszer vegevagy a hdtra szerelhet6, egydni raketahajtomii. Ilyen m6r miikodik egyeb-k6nt, de l-2 perces haszniiata rendkiviil dr6ga, nem lehet vele messzirerepiilni 6s nagyon zajos, ugyhogy a noi napozo felderitesere nemigen alkal-mas. Akkor meg minek az eg6sz?

A Fold koriil kering6 naperomti otlete sem fog megval6sutni a szakertokszerint, s ezzel melyen egyet tudok erteni. Sokkal olcs6bb lenne a sivatagokatfelhaszndlni erre a cdlra, nincs 6rtelme a m6r egy6bkent is zsufolt Fold koriilip6lydkat hasznalni. Hasonl6keppen nem v6rhatjuk 32 inlslligens televizi6megjeleneset sem. Sokak szerint az intelligencia 6s a televizio egymistkizinofogalmak. Tovabbd nem val6szinii a teljesen papirmentes hivatal Yagy azemberi klonok (m6solatok) megielenese sem. A virtu6lis h6boruban sembizhatunk, vagyis olyan hdboruban, melyet csak sz6mit6gepen szimuldlnak,6s nem fegyverekkel vivnak. B6r a szimul6ci6 olcsobb lenne, az ,,embeitenyezS" miatt aligha hagyjuk abba a h6boruskoddst, legfeljebb a formajavdltozik.

IRODALOM

tll T. H. Boyer: The Classical Vacuum, Scientific American

l2l M.Planck Theory of Heat Radiation Dover Publications Inc., NewYork, 1959. (Uj kiad6s)

I3l T. H. Boyer: Derivation of Blackbody Radiation Spectrum withoutQuantum Assumption. Physical Review, Vol. 182, No5, pp1374-1383.1969.

t4l T. H. Boyer: Random Electrodynamics: The Theory of ClassicalElectrodynamics with classical electromagnetic zero pointradiation. Physical Review D, Vol. I 1, No4, pp 970- 808 , 197 5 .

t5l H. E. Puthoff: Source of Vacuum electromagnetic zero pointenergy. Physical Review A. Vol. 40, No9, pp 4857-4862, 1989.

t6l M. Casimir, D. Polder, Physical Review, Vol. 73, pp 360, 1948.vagy: H. Casimir, J. Chim. Phys. Vol. 47, p 407, 1949.

I7l M.J. Sparnay: Physica YoL24, pp 751, 1958.[8] P. W. Milonni, R. J. Cook, M. E. Goggin: Radiation Pressure from

Vacuum: Physical Interpretation of Casimir Force Physical ReviewA, Vol. 38, No3, pp 162l-1623, 1988.

l9l T. H. Boyer, Physical Review, Yol 174, pp 1729, 1969.t10l P. W. Milonni: Different Ways of Looking at the Electromagnetic

Vacuum. Physica Scripta, Vol T21, pp 102-109, 1988.tlll S. Haroche, D. Keppler: Cavity Quantum Electrodynamics. Physics

Today, Jan. 1989, pp 24-30.t12l D. Keppler: With Apologies to Casimir. Physics Today, Oct. 1990,

pp lGl l .l13l W. Greiner, J. Hamilton: Is the Vacuum Really Empty? American

Scientist, Vol 68, pp 154-164, 1980.tl4l J. S. Greenberg, W Greiner: Search for the Sparking of the

Vacuum. Physics Todag Aug. 1982, pp 24-32.l15l T. W. Marshalt Random Electrodynamics Proceedings of the Royal

Society. Vol. A 276, p 475, 1963.

l 1 6 l

lr7lt l8 lt 1e ll20l

l2rl

IRODALOM

T. W. Marshalt Statistical Electrodynamics Proceedings of theCambridge Philosophical Society. Vol 61, pp 537, 1965.Simonyi K6roly: A fizka kulturt6rtenete, Gondolat, 197 8.E. Nelson, Phys. Rev. Vol. i50, pp 1079, 1966.T. H. Boyer, Phys. Rev. Vol. 186, pp 1309, 1969.T. H. Boyer: Derivation of Planck radiation spectrum as aninterpolation formula il classical electromagnetic zero pointradiation. Phys. Review D. Vol 27,Nol2, pp 2906-2911, 1983.T. H. Boyer: Derivation of Blackbody radiation Spectrum from theequivalence principle in classical Physics with classicalelectromagnetic zero point radiation. Phys. Rev. D. Vol. 29, No6,pp 1096-1098, 1984.

I22l P. C. Davies: Scalar Particle Production in Schwarzschild andRindler metrics. J. Physics A: Math. Gen. Vol. 8, No4, 1975, pp609-615.

t23l W. G. Unruh:Notes on Black-hole evaporation Phys. Rev. D. Vol14, No4, pp 870-892, 1976.

l24l T. H. Boyer: Thermal effects of acceleration through Randomclassical radiation. Phys. Rev. D. Vol. 21, No8, pp 2137-2148, 1980.

l25l T. H. Boyer: Thermal effects of acceleration for a classical dipoleoscilator in classical electromagnetic zerc point oscillations. Phys.Rev. D. YoI29, No6, pp 1089-1095, 1984.

126l I. Prigogine, I. Stengers: Order out of Chaos. Bantam Books,Toronto, New York, 1984.

l27l Moroy B. King: Thpping The Zero Point Energy ParacietePublishing, Provo, Utah, 1989.

t28l T. H. Boyer: Equilibrium of random classical electromagncticradiation in the presence of nonrelativistic nonlinear electric dipoleoscillator. Phys. Rev. D. Vol 13, No10, pp 2832-2844, 1976.

[29] R. Blanco et al., Phys Rev. D. YoI27, pp 1254, 1983t30l G. Egely: Energy Transfer Problems of Ball Lightning (i. lrscly:

Hungarian Ball Lightning Observations Vol. L, KFKI l9lt / lO/DVol. Il., Unpublished

t31l D. W. Deis et. al EMACK Electromagnetic LauncherComissionine. IEEE Transactions on Magnetics, VoI MA( i 20, pp245-247.1984.

t3 8l

t3e l

t40l

TERTECHNOLOGIA

l32l H. Kolm, P. Mongeau: Basic Principles of Coaxial LaunchTechnology IEEE Transactions on Magnetics, Vol MAG 20, No2,pp 227 -230, 1984.

t33l P. Graneau, N. Grenau: Electrod-vnamic Explosions in Liquids.Applied Phys. Letters, Vol 46, No5, pp 468-470, 1985.

[34] R. Azevedo, P. Graneau, C. Millet: Powerful Water-PlasmaExplosions Physics Letters A, Vol l17, No2, pp l0l-105, 1986.

l35l H. Aspden: Electrodynamic Anomalies in arc dischargephenomena IEEE Trans. on Plasma Science, Vol PS-5, No3, pp159-163, t977.

t36l H. Aspden: Anomalous Electrodynamical Explosions in LiquidsIEEE Trans. on Plasma Science, Vol PS-14, No3, pp 282-285,1986.

I37l P. Graneau: Longitudinal Magnet Forces? J. Appl. Physics, Vol 55,No6" pp 2598-2600, 1984.P. Graneau: First indication of Ampere Tensions in Solid ElectricConductors. Physics Letters, Vol 97A, No6, pp 253-255,1983.P. Graneau: Electromagnetic Jet Propulsion in the Dkection ofCurrent flow Nature,Yol295, pp 311-312, Jan. 1982.J. D. Sethian, D. A. Hammer, C. B. Wharton:AnomalousElectron-Ion Energy Transfer in a Relativistic Electron BeamHeated Plasma Physical Review Letters, Vol 40, No4, pp 451-454,1978.

t41l Y. Kawai, M. Guyot Observation of Anomalous Resistivity Causedby Ion Acoustic Turbulence Physical Review Letters, Vol 39, Nol8,pp l l41-1144,1977.

l42l S. Iintka, H. Tanaca: Nonlinear Evolution of double layers andelectron vortices in an unstable plasma diode Journal of PlasmaPhysics, Vol 33, part l, pp 29-41,1985.

[43] Andrei Samokhin:Vakuum Energy - a breakthrough? Speculationsin Science and Technology, Vol 13, No4, p 273. Novosti PressRelease O3NTO-8907 17 CMO4

t44l R. L. Forward: Extracting electrical energy from the vacuum bycohesion of charged foliated conductors Physical Review B, Vol 30,No4, pp 17 00-1702, 1984.

t45l O. Anderson: Living Water. Gateway Books, Bath, UK. 1990.

IRODALOM

146l

I47l

R. Feynman, R. Leighton, M.Sands : Mai fizika. Miiszaki Kiad6,1969.P. Cvitanovic: Universality in Chaos. Adam Hilger Ltd., Bristol,1984.

[48] G. Rowlands:Nonlinear Phenomena in Science and EngineeringEllis Horwood, New York, 1990.

[49] H. Haken: Synergetics. Springer Verlag, 1978. (Szinergetika.Miiszaki Kiad6, 1984.)

[50] H. Haken: Synergetics. Nonequilibrium Cooperative Phenomena inPhysics and Related Fields. Ed. by M. G. Velarde. NATO A.S.I.Series B: Physics, Vol 116.

t5ll L. A. Arcimovics, R. C. Szaggyejev: Fizika Plazmii dlja fizikovAtomizdat, Moszkva, 197 9. (Plazmafizka fizikusoknak, Akad6miaiKiad6, 1985.)

l52l M. Pawlik, G. Rowlands: The propagation of solitary waves inpiezoelectric semiconductors Journal of Phys, C. Solid State Phys.Vol 8, pp 1189-1204,1975.

[53] Dr. Benk6 S6ndor: Afland6mdgneses kdrdk sz6mitasa. MiiszakiKonyvkiad6, Budapesr, 1983.

[54] Percolation Theory and Ergodic Theory of Infinite ParticleSystems. Ed. by Harry Kesten Springer Lecture Notes from theLM.A. Vol 8. 1983.

l55l T. M. ODell: Ferromagnetodynamics. MacMillan Press Ltd.,London, 1981.

156l J. M. Ramesh, P. E. Wigen: Ferromagnetodynamics of ParalellStripe Domains J. of Magnetism and Magnetic Materials. Yol74,pp 123-133, 1988.

[57] V. Bir6:Nonlinear Oscillations. Akaddmiai Kiado, Budapest, 1985.

[58] E. S. Tez, I. R. Smith: The Parametric Transformer IEEETransactions on Education.YolE-27, No2, pp 56-65, 1984.

l59l E. S. Tez, I. R. Smith: Energy Transfer Mechanism and CurrentWaveform of Parametric Transducers IEE Proc. Vol 130, Pt B,No3, pp 181-185, 1983.

[60] W. Z. Fam,R. P. Verma: Theory and Performance of ParametricTransformers Proc. IEEE. Pas. Vol 91, No6, pp 2494-2504, 1972.

161l H. G. Schuster: Deterministic Chaos. Physic Verlag, 1984.

TERTECHNOLOGIA

[62] Manfred Schroeder: Fractals, Chaos, Power Laws. W. H. Freeman,1991.

t63l S. J. Shenker: Scaling behaviour in a map of a circle onto itself:empirical results Physica 5D, pp 405-411,1982.

[64] Per Bak One Dimensional Ising Model and the Complete DevilsStaircase Phys. Rev. Letters, Vol 49, No4, pp 249-251,1982.

t65l M. H. Jensen, Per Bak, T. Bohr: Complete Devils Staircase, FractalDimensions and Universality of Mode Locking Structure in aCircle Map Phys. Tev. Letters, Vol 50, No2l, pp 1637-1643,1983.

166l M. H. Jensen, P. Bak, T. Bohr: Transition to Chaos by Interactionof Resonances in Dissipative Systems. Part I. Circle Maps Phys.Rev. A. Vol 30, No4, pp 1960-1969,1984.

167l T. Bohr, P. Bak, M. H. Jensen: Transition to Chaos by Interactionof Resonances in Dissipative Systems. Part IL Phys. Rev. A. Vol30, No4, pp 1970-1981, 1984.

[68] Gv. Doczi: The Power of 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: Stabilizing High-Period Orbits in a Chaotic System:

The Diode Resonator Phys. Rev. Letters. Vol 67, Nol5, pp1953-1955, 1991.

tTll J. Singer, Y. Wang, H. Bau: Controlling a Chaotic System Phys.Rev. Letters. Vol 66, No9, pp 1123-1125,1991.

t72l R. Simonyi, A. Wolf, H. Swinney: Onedimensional Dynamics in aMulticomponent Chemical Reaction Phys. Rev. Letters, Vol49,No4, pp 245-248,1982.

t73] R. Roy et. al.: Dynamic Control of Chaotic Laser Phys. Rev.Letters. Vol 68, No9, pp 1259-1262, 1992.

l74l A. Garfinkel et al.: Controlling Cardiac Chaos. Science, Yol257,pp 1230-1235,1992.

l75l A. S. Mihajlov, A. Yu. Loskutov: Foundations of Synergetics, VolIL Springer Series in Synergetics, Vol 52, 1991.

t76l W. Horsthemke, R. Lefever: Noise Induced Transitions SpringerSeries in Synergetics, Vol 15.

TARTALOM

EL6SZO

I. T6SZ: A TERTECHNOLoGIA FIZIKAI ALAPJAIA nullponti energia es tulajdonshgai ............

A forr6sKiserleti tapasztalatok

Harmonikus oszcill6torA spektrum,,komprimdl6sa" ............A Casimir effektusA Lamb-eltol6d6s........... 2'lSpont6n emisszio 29Vdkuumpolariz6cio ....,....... 3l

Sztochasztikus elektrodinamika 35A Planck konstans (h) szereqe 37A klasszikus 6s a random elektrodinamika kozti elt6r6s 39Megfigyelhet6c kozvetlentl merokesziildkekkel a nullponti

9l 920202 l24

sug6rz6s?A Planck spektrumPlanck a megoldSshoz az entropi6n keresztiilvezet az'0t ..'.---....'..Az energiakvantum megjelenik

A feketetest sugdrzds6nak klasszikus, Boyer-f6le 6rtelmezeseA fal hat6sa

Feketetest sugarzds spektrum6nak sz6mit6saA feketetest sugdrz6s tovibbi klasszikus levezet6se

424348545 86 l6569

310 TERTECHNOLOGIA

II. T6SZ: VAKUUMENERGETIKA - AZ ENERGIAKIC SATOLASAIAPELVEI

Az alapvelo elvek ..........Line6ris rendszerek energetikdjaAz optim6lis munkakdzeg megv6las ztitsilnak feltdteleiA spektrumvaltoz6s 6s gyorsit6s kovetkezmenyei a lzikai

folyamatoknal 6s,,6lland6knal"Random elektrodinamika verzus kvantumelmelet ............Nemline6ris dip6lus rendszerek

Alkalmaz6si peldak. Linedrisnak tekinthet6 rendszerekA villdmA gombvi116m ...............

Laboratoriumi anomd1i6k .................Egypolusu generdtorA sindgyu - mint line6risan gyorsitott test .............Folyad6kokban torten6 elektrodinamikus robbant6sok ....................Plazmafizkai anom61i6kCsernetzkij kis6rleteiCasimir effektuson alapulo kicsatolds

TARTALOM

lV. r6sz: NEMLINEARIS RENDSZEREKNemline6ris kicsatol6si elvek ........... '.-.--.. '. I43Hu1l6mok, mint a gyorsit6s es lassit6s eszkozei ..'--'-.... 144Nemline6ris hul16mok 6s rugalmas kozegek ....-'..----..... 144Szoliton hull6mok, mint az energiakicsatol6s eszkozei "'.'....'...-.....' 145Rezondns rendszerek -'. '. '.. '.... 145A sz6mitasba johet6 rendszerek, effektusok .--.--'......--.. 145

Nemline6ris jelensdgek alapjai .' 148Nemlinearis rendszerek '....-.-. 152A nemlinedris rendszerek egyik tulajdonsdga:

a periodus kettozes "'..".. '.- 153Az onszervez6 rendszerek tulajdons6gai .............. ........ '. '. ' 166A kicsatolo szerkezetek ftzlkitiilnak rovid korvonalazasa ."...........'.....' I70

Aplazma .- . ." . - . . - . . 170Aplazma legfontosabb tulajdons6gai .............. '... .....-'-.. 113Aplazmt$an keletkez6 rezgdsek ..."..... '..- 176Stacion6rius nemlinedris hullAmok ..."'..." 178Ferroelektromos kicsatoldsi m6dszerek ............... . '. '..... 182

Ferromdgneses rendszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' . ' . . " . . l9 lAz ..ovcsat" elrendezes '. '."'... 193

3 1 1

1 l'75

79

8 184849 l9 l9 l9 3

Tesla-Bedini konverterA Schauberger elv ..........Altaldnos tapasztalatok .................

III. T6sz: ENERGETIKAI TARGYKORBENSZABADALMAZTATOTT LINEARIS MEGOLDASOKA Spence energiakonverter .............A Brown-fdle radioaktiv boml6si energiaifialakit6 ............Fdlvezetos elektromos energiakonverter .............Magas toltessiiriis6gii energiakonverter ...........Pulz6lt kapacit6skistt6 villanymotor ............Elektrosztatikus terrel t6rt€no teljesitm6ny el66llit6s

Teljesitmenykinyeres elektroszatatikus energiamezob6lVizbontdsos elj6rdsok

FiitSgitz elci6llit6si modszerVizmolekulabont6 m6dszer es berendezes ............

93969899

l 0 l103103106t07

l 0l 3t 61 8Z J

z 3

30363742

Ii A ,,kocka" alaku kicsatolo s2erke2et ..................

M6gneses kicsatol6k tizemi tulajdons6gai .................'Korlekepezesek 6s csatolt rezgesekFtnisra zhris ...........A visszatero lekepezesEros nemlinedris csatol6s ..................

200205210z l J

2t6223226A k6osz lekiizd6senek lehetosege

A zaihatisa mikro 6s makromeretekben .'...........--'-..'. 226

V. T6sz: NEM SZABADALMAZTATOTT NEMLINEARISKICSATOLASI MEGOLDASOK

A Moray-fdle berendez6s .................. .""-.-.. 230A Coler-f61e berendez6s ...".-- 232A Hubbard-fdle teljesitm6ny transzformStor ............. ..-. 233

312 TERTECHNOLOGIA

W. r6sz: SZABADALMAZTATOTT NEMLINEARISMEGOLDASOKC. Subieta-Garron (US patent 3,368,141)

Az irl.rilk leirdsaA javasolt szerkezet leir6sa

Villasenor de Rivas (US Patent 4,006,401)A Carlos Subieta-Garron- 6s a Villasenor de Rivas-f€le talllm6nyok

kritikdja (Ast Ldszlf tanulmrinya )A kritika modszereA szabadalmak kritik6jdh oz felhasznitl6sra kertl6 alapismeretek ...

VII. resz: PARADIGMAVALTASTechnol6giai rendszerekP aradigmav6ltils az ener giagazditlkodd sb anBiol6giaMunkaer6piac ...............

VII]. TCSZ: KITORES A LABORSOL. AVAGY MIT VIHETI-NKA PADLASRA?Megjosolt jovo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266Informdci6csere f6lddnkivtitekkel ................. 267Biol6giai bomb6k ... 268Olcso CD-rekorderek ................. '269Mozif i lm az internetr6l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - . . . . " . . . . . . . . . . 269Intelligens programok ................ 210Titk6rn6riad6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271Elektronikus p€nz ........... ............ 271Virtudlis kozdpiskola .................. 272Egyseges telefondij ..................... 272F6rfr-fogamz6sgitlis ................... 273Elektronikus szabfszat ............... 273G6nterdpia a riik eseten ............. 274Naphajt6su aut6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275Virtu6lis mamutvAllalat ............... .................... 275Globdlis telefon ...... 276Az AIDS vakctnhja el6rheto lesz ............. ...... 277

238239239244

249249250

2 6 1262263264

TARTALOM

Szamit6gepes kezir6s-felismer6s '... '... '.---....------271Zsirrombol6 tabletta .... '.....-'..."' 278

Mtit6t tdvir6nyitassal ................ . ' 278

Orsz6gok kozdtti k6ptelefonok '. 278

Lak6s es munkahely -........ '......." 279

Tomegm6retii nanotechnologia ........""....... '. 279

Napenergia az i$lagembernek ......".. ........""" 280

Afiandoan mrikod6 rirdllomds .'. 280

Holograhkus diagnozis .........""' 281

Genetikusan manipulAlt elelmiszerek '.'."...... 281

A sz6mitogep megveri a sakkmestert ....".... '.".. ..-.............. 282

Univerz6ts donor ......... ........ '--.. ' 282

Takari t6 robot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

Program, furuhivak, szupereloszt6s .....""'. '.. '. .... '....... '.-""" 283

Hat6kony kopaszoddsg6tl6s ............ ... '."..-.... '. 284

Monolog a csapnak '........... '.""" 284

Uvegszal minden otthonba "'...-. 285

okos szovetek """""""' """"""" 285Online bolthal6zatok ................. . ' 286

Kenderb6zisu iizemanyac ................. ... '-..... '.. ' 287

Virtu6lis va16s6g - napszemtivegen ....'..'..' .". 287

Gyogyszer nehezfiuknak ................. ......."'..-..- 288

Sebeszeti mikrorobot ... '- '-....... '. ' 289

CD helyett mikrochip ...'--.-... '.. '. 29O

Megbolygatott informdci6struktura "..'....---.-- 290

Szuperszonikus repiil6s a tomegek szhmdta '.........'-'.-.----.- 291

Az online hirdetesek dlre tor6se ...'.".-.... '.. '.. ' 292

Aquakulturdval jutunk ahalhoz ."'..----.......--.- 293

F,lelmiszer-tablettdk a tanyerunkon? ............. '. .........--.. '... '.. 294

Hologramos telefon .........------.--.- 294

Nagy, nyilvanos, virtu6lis konyvtdrak ...-..---.-. 295

Automatikus uth616zat .--.----'..... ' 295

Bizonyos k6bitoszerek engeddlyezese '... '...... '... .... '...-..... '.. 296

Yezet6 nelki.ili j6rmrivek ..-..-.'..'. 297

A Marsra sz6ll6s eve ............. .. '.. 298

Magneses vasutak -- 298

3 1 3

314 TERTECHNOLOGIA

Es6ly a tal6lkozdsraSejttechnol6gia ..............Elektromos aut6k .........Krionikus ujra6lesztdsOnreprodukdlo robotIntelligens robotokHidrokultura .................Virtudlis szex ............Lehetetlen (?) .............

299300301301301302302

IRODALOM

302303

304

Documents

Egely György - Tértechnológia 1. kötet - Nullenergia - issuu.com per egelygyorgy