Εγγραφείτε στο επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο του CNN στο Wonder Theory. Εξερευνήστε το σύμπαν με νέα σχετικά με συναρπαστικές ανακαλύψεις, επιστημονικές προόδους και πολλά άλλα.
Ο Αρχιμήδης αναφέρεται συχνά ως ο πατέρας των μαθηματικών και ήταν ένας από τους πιο διάσημους εφευρέτες στην αρχαία Ελλάδα. Μερικές από τις ιδέες και τις αρχές του χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα.
Όμως, μια θρυλική συσκευή έκανε τους επιστήμονες να κάνουν εικασίες για την ύπαρξή της εδώ και εκατοντάδες χρόνια – την ακτίνα του θανάτου. Τώρα ένας μαθητής γυμνασίου μπορεί να έχει κάποιες απαντήσεις.
Ο Brenden Sener, 13 ετών, από το Λονδίνο, Οντάριο, έχει κερδίσει δύο χρυσά μετάλλια και ένα βραβείο Δημόσιας Βιβλιοθήκης του Λονδίνου για τη μικροσκοπική του έκδοση της συσκευής – ένα υποτιθέμενο πολεμικό όπλο που αποτελείται από μεγάλο αριθμό καθρεφτών που συγκεντρώνουν το φως του ήλιου και το κατευθύνουν σε έναν στόχο. Β. ένα πλοίο, και να προκαλέσει εγκαύματα – σύμφωνα με άρθρο που δημοσιεύτηκε στο τεύχος Ιανουαρίου του Canadian Science Fair Journal.
Ο Έλληνας πολυμαθής έχει γοητεύσει τον Σενέρ από τότε που έμαθε για τον εφευρέτη σε οικογενειακές διακοπές στην Ελλάδα. Για το επιστημονικό έργο του 2022, ο Σενέρ αναδημιούργησε τη βίδα του Αρχιμήδη, μια συσκευή για την ανύψωση και τη μετακίνηση του νερού. Δεν έμεινε όμως εκεί.
Ο Sener διαπίστωσε ότι μια από τις πιο συναρπαστικές συσκευές ήταν η ακτίνα θανάτου – μερικές φορές αποκαλούμενη ακτίνα θερμότητας. Ιστορικά γραπτά υποδηλώνουν ότι ο Αρχιμήδης πέθανε κατά την πολιορκία των Συρακουσών από το 214 έως το 212 π.Χ. π.Χ. χρησιμοποιούσε «φλεγόμενους καθρέφτες» για να πυρπολήσει αγκυροβολημένα πλοία.
«Ο Αρχιμήδης ήταν πολύ μπροστά από την εποχή του με τις εφευρέσεις του. Και έφερε πραγματικά επανάσταση στην τεχνολογία εκείνη την εποχή, επειδή ο Αρχιμήδης σκεφτόταν πράγματα που κανείς δεν είχε πριν», είπε ο Σενέρ. «(Η ακτίνα του θανάτου) είναι μια τόσο προσεγμένη ιδέα που κανείς δεν θα είχε σκεφτεί τότε».
Δεν υπάρχουν αρχαιολογικά στοιχεία ότι η συσκευή υπήρχε, όπως σημείωσε ο Σενέρ στην εργασία του, αλλά πολλοί προσπάθησαν να αναδημιουργήσουν τον μηχανισμό για να δουν εάν η αρχαία εφεύρεση θα μπορούσε να είναι εφικτή.
Μικροσκοπική ακτίνα θανάτου
Στην προσπάθεια του Sener να δημιουργήσει τη δέσμη, τοποθέτησε μια λάμπα θέρμανσης απέναντι από τέσσερις μικρούς κοίλους καθρέφτες, ο καθένας με κλίση για να κατευθύνει το φως σε ένα κομμάτι χαρτόνι του οποίου το εστιακό σημείο σημειώθηκε με ένα X. Σε αυτό το έργο, το οποίο σχεδίασε για την ετήσια έκθεση επιστήμης του Matthews Hall 2023, ο Sener υπέθεσε ότι καθώς οι καθρέφτες εστιάζουν την φωτεινή ενέργεια στο χαρτόνι, η θερμοκρασία του στόχου θα αυξανόταν με κάθε πρόσθετο καθρέφτη.
Στο πείραμά του, ο Sener πραγματοποίησε τρεις δοκιμές με δύο διαφορετικές ισχύς λαμπτήρων, 50 Watt και 100 Watt. Κάθε επιπλέον καθρέφτης αύξανε σημαντικά τη θερμοκρασία, σημείωσε.
«Δεν ήμουν απολύτως σίγουρος ποια θα ήταν τα αποτελέσματα, καθώς υπήρχαν πολλά διαφορετικά αποτελέσματα σχετικά με το θέμα, αλλά περίμενα ότι θα υπήρχε αύξηση της θερμότητας – αλλά όχι τόσο δραστική όσο βρήκα ότι πραγματοποίησα το πείραμά μου», είπε ο Σενέρ. .
Η θερμοκρασία του κουτιού ήταν περίπου 81 βαθμοί Φαρενάιτ (27,2 βαθμοί Κελσίου) μόνο με τη λάμπα θερμότητας και τη λάμπα 100 watt και χωρίς καθρέφτη. Αφού περίμενε να κρυώσει το κουτί, ο Σενέρ πρόσθεσε έναν καθρέφτη και τον δοκίμασε ξανά. Σημείωσε ότι η θερμοκρασία του εστιακού σημείου αυξήθηκε σε σχεδόν 95 F (34,9 C).
Η μεγαλύτερη αύξηση ήρθε με την προσθήκη του τέταρτου καθρέφτη. Με τρεις καθρέφτες στραμμένους στον στόχο, η θερμοκρασία ήταν σχεδόν 43,4 °C (110 °F), αλλά η προσθήκη ενός τέταρτου καθρέφτη αύξησε τη θερμοκρασία κατά περίπου 10 °C (18 °F) σε 53,5 °C (128 °F).
Ο Sener έγραψε στο άρθρο ότι βρήκε αυτά τα αποτελέσματα “αρκετά αξιοσημείωτα επειδή υποδηλώνουν ότι το φως πηγαίνει προς όλες τις κατευθύνσεις και ότι το σχήμα του κοίλου καθρέφτη εστιάζει τα κύματα φωτός σε ένα μόνο σημείο”.
Ο Cliff Ho, ανώτερος επιστήμονας στα Εθνικά Εργαστήρια Sandia, επαίνεσε τον Sener για τις γνώσεις σχετικά με την ακτίνα θανάτου του Αρχιμήδη και είπε ότι το έργο ήταν «μια εξαιρετική αξιολόγηση των θεμελιωδών διεργασιών». Η εγκατάσταση είναι ένα τεχνικό και επιστημονικό εργαστήριο της Εθνικής Διοίκησης Πυρηνικής Ασφάλειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ στο Αλμπουκέρκι του Νέου Μεξικού.
Ενώ το πείραμα “δεν προσφέρει τίποτα ουσιαστικά νέο στην επιστημονική βιβλιογραφία… τα αποτελέσματά του ήταν μια καλή επιβεβαίωση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής”, ο οποίος δηλώνει ότι η ενέργεια ή η θερμότητα μπορούν να μεταφερθούν, είπε ο Χο. Ο επιστήμονας είχε προτείνει μια διάσκεψη για το Death ray το 2014 και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ιδέα ήταν δυνατή, αλλά θα ήταν δύσκολο να υλοποιηθεί από τον Αρχιμήδη.
Ο Σενέρ δεν προσπάθησε να βάλει φωτιά γιατί «μια λάμπα θερμότητας δεν παράγει σχεδόν αρκετή θερμότητα όσο ο ήλιος», είπε. Πιστεύει όμως ότι χρησιμοποιώντας τις ακτίνες του ήλιου και έναν μεγαλύτερο καθρέφτη, «η θερμοκρασία θα ανέβαινε ακόμη πιο δραστικά και γρήγορα» και «θα μπορούσε εύκολα να προκαλέσει εγκαύματα».
Περισσότερες θεωρίες ακτίνων θανάτου
Κάθε δύο χρόνια, η Ολυμπιακή δάδα ανάβει χρησιμοποιώντας έναν καμπύλο παραβολικό καθρέφτη που συγκεντρώνει το φως του ήλιου σε ένα σημείο. Μόλις ο φακός τοποθετηθεί σε αυτό το εστιακό σημείο, οι ακτίνες του ήλιου ανάβουν τη δάδα. Δεν πιστεύεται γενικά ότι ο Αρχιμήδης χρησιμοποίησε έναν μόνο παραβολικό καθρέφτη επειδή δεν μπορεί να προσανατολιστεί με τον ίδιο τρόπο όπως ένας επίπεδος καθρέφτης.
Πιο κοινά πιστεύεται ότι η ακτίνα θανάτου του Αρχιμήδη αποτελούνταν από μια σειρά από πολλαπλούς καθρέφτες ή γυαλισμένες ασπίδες. Ωστόσο, αυτή η θεωρία συχνά απαξιώνεται λόγω της ιδέας ότι τα πλοία θα κινούνταν κατά τη διάρκεια της μάχης. Για να αναφλεγούν τα πλοία από τη θερμότητα που παράγεται από τους καθρέφτες, θα έπρεπε να είναι ακίνητα και αγκυροβολημένα κοντά στην ακτή, δήλωσε ο Θωμάς Χοντρός, συνταξιούχος αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Αεροπορίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Ο Χόνδρος μελέτησε τον Αρχιμήδη και τις εφευρέσεις του.
Η σειρά του Discovery Channel “MythBusters” περιλάμβανε επεισόδια από το 2004, το 2006 και το 2010 που δοκίμασαν σενάρια για την υποτιθέμενη ακτίνα θανάτου, αλλά ο θρύλος τελικά κηρύχθηκε μύθος όταν κάθε δοκιμή απέτυχε να παραγάγει μια ξύλινη βάρκα για να βάλει φωτιά. Το 2005, μια τάξη φοιτητών του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, εμπνευσμένη από το πρώτο επεισόδιο της σειράς, κατάφερε κάποτε να ανάψει μια ξύλινη βάρκα σε μεγαλύτερη κλίμακα χρησιμοποιώντας παρόμοια τεχνική με αυτή του Sener, αλλά απέτυχε στη δεύτερη προσπάθεια.
Ο Σενέρ είπε ότι πιστεύει ότι τα δεδομένα, σε συνδυασμό με τα ευρήματα του MIT και τα δικά του, μπορεί να υποδηλώνουν ότι η ακτίνα θανάτου είναι εύλογη και ότι ο Αρχιμήδης θα μπορούσε πιθανότατα να είχε αξιοποιήσει τις ακτίνες του ήλιου με μεγάλους καθρέφτες για να προκαλέσει καύση. Ωστόσο, η τεχνολογία μπορεί να μην λειτουργεί σε χαμηλές θερμοκρασίες ή συννεφιασμένο καιρό και η επίδραση της θάλασσας στην κίνηση των πλοίων επηρεάζει την πρακτικότητα αυτής της συσκευής, πρόσθεσε στο άρθρο του.
Παρά τους περιορισμούς στην πρακτικότητα της ακτίνας θανάτου, ο Χοντρός βρήκε το έργο του Σενέρ «ενδιαφέρον και καλά τεκμηριωμένο» και η πειραματική διάταξη του εφήβου θα μπορούσε «να αποτελέσει τη βάση για μια συζήτηση για νέους φοιτητές, ακόμη και φοιτητές», είπε σε ένα email.
Η μητέρα του Sener, Melanie, δεν εξεπλάγη από την επιλογή του επιστημονικού έργου του γιου της. «Πάντα γοητευόταν από την ιστορία, την επιστήμη και τη φύση. … Πάντα είχε δίψα για οποιαδήποτε μορφή εκπαίδευσης και γνώσης», είπε.
Ο Σενέρ θα μπορούσε να φανταστεί ότι θα γίνει επιστήμονας μια μέρα, είτε στη μηχανική, είτε στη βιοτεχνολογία είτε στην ιατρική, είπε.
Για περισσότερες ειδήσεις και ενημερωτικά δελτία του CNN, δημιουργήστε έναν λογαριασμό στο CNN.com