События второй части игры Half-Life происходят в 2020 году, что на момент ее выхода (2004 год) было недалеким будущем. Большинство технологий не инопланетного происхождения показанных в игре имеют свои реальные аналоги кроме, разве что, пары любопытных вещей — телепортов и гравитационной пушки. С первым (как и с портальной пушкой из одноименной игры Portal) мы разберемся в другой раз, и сосредоточимся именно на гравитационном оружии.
Для начала выделим основные характеристики данного необычного устройства. Это переносное устройство, способное при помощи манипуляций с гравитацией притягивать и фиксировать перед собой любые твердые объекты. Ограничения по весу и габариту определить сложно, но исходя из показанного в игре крупные камень или человек не будет проблемой для гравипушки. Устройство не требует внешних источников питания, перезарядки и работает независимо от условий окружающее среды.
И так — на сколько это правдоподобно звучит? Если кратко — существование гарвипушки противоречит всем известным законам физики. Но если копнуть чуть глубже, то все не так уж и однозначно.
Стоит понимать, что изначально, внутри мира игры, Гравипушка создавалась не в качестве оружия, а как устройство упрощающее процесс погрузки и перемещения тяжелых объектов. Выходит так, что тот уровень мощности, что игроки могли видеть, далек от максимального. Но дабы хоть немного приблизиться к реальности, мы будем отталкиваться от максимальной "грузоподъемности" в 100 килограмм. Почему мы берем такой небольшой вес — объясним чуть позже.
Теперь немного подкорректируем терминологию. Внутри вселенной игры, рассматриваемое устройство манипулирует едва ли не материей и пространством, создавая нечто вроде локальной точки нулевой гравитации, тем самым обходя ограничения, накладываемые физикой. Еще со школьной скамьи мы помним, что сила гравитации определяется массой объектов, а значит вес материала, лежащего в основе Гравипушки должен быть во много раз выше массы Земли. Это звучит слишком фантастично.
Но как и говорилось в начале — только при поверхностном взгляде можно поставить крест на данной технологии. Давайте забудем о манипуляциях с материей и посмотрим, как в нашем с вами мире, ученые двигают объекты без прямого с ними контакта. Существует два реальных понятия: Тяговый луч и Луч репульсора. Первый — притягивает объекты и удерживает их на некотором расстоянии от своего источника, а второй — отталкивает в заданном направлении. Это вам ничего не напоминает?
Так что в нашем мире логичнее было бы назвать Гравипушку компактной установкой тяговорепульсурного луча. Звучит не менее фантастично, но гораздо ближе к реальности. И да, она будет работать.
Разделим нашу "Гравипушку" на две фазы работы и разберемся с каждой. Начнем с притяжения. Удивительно. но способов притянуть один объект к другому множество, даже если исключить свойство магнетизма. К примеру — можно использовать свет. Фотоны известны своим свойством передавать ту частичку энергии, которая в них содержится, таким образом двигая даже массивные объекты с помощью солнечных парусов.
Ученым из Китайского университета удалось сделать обратное — притянуть частицы с помощью отрицательного суммарного импульса. Ну а с помощью специально настроенного лазерного луча другой научной группе удалось передвинуть объект размером в 100 нм на расстояние, внимание, одного метра! Да, это не бочка, ящик или человек, но это уже вопрос масштабирования и развития технологии.
Не свет, так звук. Точнее ультразвук, с помощью которого группе инженеров удалось удерживать объекты размером с мячик для пинг-понга в воздухе. Небольшие излучатели звука создают своеобразный вихрь из акустических волн, который вполне себе справляется с функцией удержания объектов. Притом технология имеет большой потенциал для прикладного использования, позволяя точечно размещать медицинские препараты и инструменты внутри нашего тела. Ее продолжают совершенствовать, а значит до реальных прототипов осталось не долго.
С притяжением с помощью света и удержанием звуком мы разобрались. Благо и тот и другой процесс не видимы человеческому глазу, а сама конструкция Гравипушки показанной в игре вполне позволяет предположить, что из центра вырывается световой луч, а на "щупах" установлено большое количество небольших динамиков. С отталкиванием дело обстоит куда как сложнее.
Помните мы решили ограничить допустимую грузоподъемность 100 килограммами? Дело вот в чем — игра Half-Life 2 изучена уже вдоль и поперек, и некоторые фанаты подсчитали кинетическую энергию объектов отталкиваемых гравипушкой. Это число порядка 700-720 Дж, что вдвое меньше энергии пули, вылетающей из автомата Калашникова. Вес пули — 7,9 грамма, и для предания ей ускорения сгорит почти 2 грамма пороха.
Итого, для отталкивания каждого грамма объекта с нужной нам скоростью требуется "взрыв" мощностью 0,25 грамм в тротиловом эквиваленте, что для тела весом в 100 килограмм превращается в энергию способную снести небольшое здание до основания. Где ее столько взять? Ответ — нигде. Буквально — ее можно взять в пустоте.
Соберитесь, сейчас будет сложно. В квантовой механике существует понятие энергии нулевой точки. Фактически, даже при температуре абсолютного нуля частицы продолжают движение, и мы не можем его зафиксировать только потому что не можем одновременно определять координаты объекта в пространстве и его ускорение. Это называется принципом неопределенности Гейзенберга. Энергия, которой обладает частица в состоянии мнимого покоя называется энергией нулевой точки.
Согласно теории физиков Джона Уилера и Ричарда Фейнмана, если бы удалось собрать энергию нулевой точки в объеме эквивалентном размеру обычной лампочки, то ее было бы достаточно, чтобы вскипятить океаны по всей планете. Но, как и со всем, что приходит к нам из квантового мира, у этого колоссального источника энергии есть проблема — его невозможно использовать.
Правда у NASA есть другое мнение на этот счет, ведь бесконечный источник энергии, толкающей космический аппарат в глубины космоса — слишком интересная технология, чтобы так просто от нее отказываться. Вас это удивит, но целая команда исследователей работает над созданием двигателя нулевого поля. Принцип его работы сводится к тому, что два объекта (пластины) под воздействием колебаний квантового поля будут бесконечно притягиваться друг к другу, но, если придать им одинаковую полярность, у энергии нулевой точки появится противодействующая сила — магнитное поле. А вот собрать и использовать полученную в результате столкновения двух сил энергию уже более чем возможно, равно как и высвободить ее в нужном векторе.
Пришла пора подвести некоторые итоги. Гравипушка из игры Half-Life 2 не может существовать в том виде, в котором представлена в игре. Для создания нужного гравитационного поля потребуется масса превышающая Солнце, упакованная в компактный корпус. Да, существуют объекты меньше нашей звезды и в разы тяжелее — нейтронные звезды, но и они слишком велики, а если продолжить уменьшать объект не снижая массы, то мы получим черную дыру. О том что гравитационные волны распространяются во всех направлениях — мы скромно умолчим.
Но если отбросить слово "гравитация", то подобное устройство становится вполне возможным, хоть и трудно реализуемым на данный момент. Берем небольшой генератор нулевого поля, питаем от него лазер, создающий обратный отрицательный импульс (для притяжения), ставим в начале "ствола" установку генерирующую акустический вихрь (для удержания) и готово! Ну и по нажатию кнопки, наш генератор освобождает энергию по прямому вектору для "выстрела" объектом. Сложно, но достижимо.
И в отличии от BFG, о которой мы говорили ранее, у всех данных технологий есть потенциал для применения в реальной жизни, да и сама Гравипушка была бы нереально полезна в целом ряде областей. Так что высока вероятность появления подобного инструмента в реальном мире, ведь какие-то его части (пусть и примитивные) уже существуют.
