Научен проект на ученик от средното училище предполага, че лъчът на смъртта на Архимед може наистина да е работил
Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN. .
Често наричан бащата на математиката, Архимед е един от най-известните изобретатели в древна Гърция, като някои от неговите идеи и принципи се използват и днес.
Но едно легендарно устройство кара учените да спекулират за съществуването му от стотици години - лъчът на смъртта. Сега ученик от средно училище може да има някои отговори.
13-годишният Брендън Сенер от Лондон, Онтарио, спечели два златни медала и награда на Лондонската обществена библиотека за миниатюрната си версия на измишльотина - предполагаемо бойно оръжие, съставено от голям набор от огледала, предназначени да фокусират и насочват слънчевата светлина към цел , като например кораб, и да предизвика изгаряне - според статия, публикувана в януарския брой на Canadian Science Fair Journal.
Гръцкият ерудит е очаровал Сенер, откакто научил за изобретателя по време на семейна ваканция в Гърция. За своя научен проект от 2022 г. Сенер пресъздаде винта на Архимед, устройство за повдигане и преместване на вода. Но той не спря дотук.
Сенер установи, че лъчът на смъртта е едно от най-интригуващите устройства - понякога наричан топлинен лъч. Историческите писания предполагат, че Архимед е използвал „горящи огледала“, за да запали закотвени кораби по време на обсадата на Сиракуза от 214 до 212 г. пр.н.е.
„Архимед е изпреварил времето си с изобретенията си. И това наистина революционизира технологията по онова време, защото Архимед е мислил за неща, които никой не е имал преди“, каза Сенер. „(Лъчът на смъртта) е толкова добра идея, че никой по онова време не би си помислил.“
Няма археологически доказателства, че измишльотината е съществувала, както отбелязва Сенер в статията си, но мнозина са се опитали да пресъздадат механизма, за да видят дали древното изобретение може да бъде осъществимо.
Миниатюрен лъч на смъртта
В опита на Сенер за лъча той постави нагревателна лампа срещу четири малки вдлъбнати огледала, всяко наклонено, за да насочи светлина към парче картон с X, отбелязано във фокусната точка. В този проект, който той проектира за годишния панаир на науката в Matthews Hall през 2023 г., Сенер предположи, че тъй като огледалата фокусират светлинната енергия върху картона, температурата на целта ще се увеличава с всяко добавено огледало.
В своя експеримент Сенер проведе три опита с две различни мощности на електрически крушки, 50 вата и 100 вата. Всяко допълнително огледало повишава значително температурата, установи той.
„Не бях съвсем сигурен как ще излязат резултатите, тъй като имаше много различни резултати с тази тема, но очаквах, че ще има увеличения на топлината – но не толкова драстични, колкото установих, когато всъщност направих моя експеримент “, каза Сенер.
Температурата на картона само с нагревателната лампа и 100-ватовата крушка и без огледала беше около 81 градуса по Фаренхайт (27,2 градуса по Целзий). След като изчака картонът да се охлади, Сенер добави едно огледало и тества отново. Температурата на фокусната точка се увеличи до почти 95 F (34,9 C), установи той.
Най-голямото увеличение се наблюдава при добавянето на четвъртото огледало. Температурата с три огледала, насочени към целта, беше почти 110 F (43,4 C), но добавянето на четвърто огледало повиши температурата с около 18 F (10 C) до 128 F (53,5 C).
Пишейки в статията, Сенер каза, че намира тези резултати за „доста забележителни, тъй като предполага, че светлината върви във всички посоки и че формата на вдлъбнатото огледало фокусира светлинните вълни върху една точка“.
Възхвалявайки Сенер за прозренията в лъча на смъртта на Архимед, Клиф Хо, старши учен в Sandia National Laboratories, каза, че проектът е „отлична оценка на фундаменталните процеси“. Съоръжението е инженерна и научна лаборатория към Националната администрация за ядрена сигурност на Министерството на енергетиката на САЩ в Албакърки, Ню Мексико.
Въпреки че експериментът не предлага „нищо съществено ново за научната литература... неговите открития бяха хубаво потвърждение на първия закон на термодинамиката“, който гласи, че енергията или топлината могат да бъдат прехвърлени, каза Хо. Ученият беше предложил конференция през 2014 г. за лъча на смъртта, заключвайки, че идеята е възможна, но би било трудно за Архимед да се осъществи.
Сенер не се опитваше да запали нещо, тъй като „нагревателната лампа не генерира достатъчно топлина, както би направило слънцето“, каза той. Но той вярва, че с използването на слънчеви лъчи и по-голямо огледало „температурата ще се повиши още по-драстично и с по-бързи темпове“ и „лесно ще предизвика изгаряне“.
Още теории за лъча на смъртта
На всеки две години олимпийският факел се запалва с помощта на извито параболично огледало, което концентрира слънчевата светлина в една точка. След като факелът бъде поставен в тази фокусна точка, слънчевите лъчи запалват факлата. Не е широко разпространено мнението, че Архимед е използвал едно параболично огледало, тъй като то не може да бъде насочено по същия начин, както плоско огледало.
Смъртният лъч на Архимед по-често се предполага, че е бил набор от няколко огледала или полирани щитове. Тази теория обаче често е дискредитирана поради идеята, че корабите ще се движат по време на битка. За да могат плавателните съдове да се запалят от топлината, генерирана от огледалата, те трябва да са неподвижни и закотвени близо до брега, каза Томас Чондрос, пенсиониран доцент в катедрата по машинно инженерство и аеронавтика в гръцкия университет в Патра. Хондрос е изучавал Архимед и неговите изобретения.
Поредицата на Discovery Channel „Ловци на митове“ включва епизоди през 2004, 2006 и 2010 г., тестващи сценарии за предполагаемия лъч на смъртта, но в крайна сметка обяви легендата за мит, когато всеки тест не успя да запали дървена лодка. През 2005 г. клас студенти от Масачузетския технологичен институт, вдъхновени от първия епизод на шоуто, успяха да запалят дървена лодка веднъж с техника, подобна на тази на Сенер в по-голям мащаб, но не успяха при втория опит.
Сенер каза, че вярва, че комбинирайки констатациите на MIT с неговите собствени, данните биха могли да подскажат, че лъчът на смъртта е правдоподобен и Архимед вероятно е използвал слънчевите лъчи с големи огледала, за да предизвика изгаряне. Но технологията може да не работи при ниски температури или облачно време, а въздействието на морето върху движението на корабите се отразява на практичността на това устройство, добави той в своята статия.
Въпреки ограниченията за практичността на лъча на смъртта, Чондрос откри, че проектът на Сенер е „интересен и добре документиран“ и експерименталната настройка на тийнейджъра може да „формира основата на дискусия за млади студенти, дори студенти от университета“, каза той в имейл .
