Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку с новыми материалами

Наука


Екатерина Жорова,

Когда сюжет выходит за рамки привычной реальности, создатели научной фантастики и фэнтези нередко выдумывают новые вещества и материалы, чтобы объяснить происходящее в книгах, кино и комиксах. О том, насколько соответствуют научным законам вымышленные элементы и могут ли их подобия существовать в реальности, 42.TUT.BY спросил Андрея Кульшу, преподавателя химии Лицея БГУ.

Помните адамантиевые когти Росомахи, мифриловые кольчуги из "Властелина Колец" и валирийскую сталь из "Игры престолов"? Далее — о них и не только.

Адамантий из комиксов Марвел (металл когтей Росомахи)

Это очень плотный искусственный сплав на основе железа, который практически неразрушим: к примеру, защита из адамантия может выдержать несколько ядерных взрывов. Клинок из чистого адамантия прорежет практически любой материал, кроме самого же адамантия.

Он создается путем смешивания определенных химических смол, а точный состав сплава держится в строгом секрете правительством США. Смолы для создания адамантия смешивают и нагревают до температуры свыше 800 °С, а готовый адамантий остывает и становится твердым всего за восемь минут. Имеет чрезвычайно стабильную молекулярную структуру, и его форма может быть изменена только благодаря точной молекулярной перестройке.


А. К.: "Авторы переборщили с подробностями. Сверхпрочные и сверхплотные материалы в принципе могут существовать, однако это вряд ли будет сплав на основе железа, вряд ли его будут готовить из смол и вряд ли его структура будет молекулярной.

Если дать волю фантазии, то можно представить некий аналог кевлара, армированный нанокластерами железа и образующийся путем смешения коллоидных растворов при высоких температурах. Такой материал можно с натяжкой считать сплавом на основе железа, он может быть весьма прочным и иметь молекулярную структуру, но его плотность будет невысока. Все условия одновременно выполнить не получится".

Вибраниум из комиксов Марвел (щит Капитана Америки)

Это редкая метеоритная руда внеземного происхождения, вторая по прочности после адамантия. Во вселенной Марвел существует два вида вибраниума: вакандианский и антарктический.

Первый добывается исключительно на территории крошечной африканской страны Ваканды. Этот сорт вибраниума способен поглощать вибрационную энергию вокруг себя, которая запасается в связях между молекулами и придает ему невероятную прочность. Таким образом, вибраниум, поглотивший большое количество такой энергии, очень сложно разрушить. Если же приложить достаточно сил для его разрушения, запасенная энергия высвободится в виде взрыва.

Антарктический же вибраний сам испускает вибрации, которые разрушают внутренние связи других металлов, разжижая их. Из этого металла сделан щит Капитана Америки.


А. К.: "С физической точки зрения данный материал очень хорошо нивелирует перепады давления, преобразуя их энергию в тепло. Запасание такой энергии в химических связях возможно при фазовых переходах второго рода, т.е. при перестройке структуры.

Отдаленно похожий процесс протекает при получении алмазов из графита взрывным сжатием последнего в замкнутом объеме: ударная волна взрыва (по сути, очень громкий звук) сильно разогревает и сдавливает графит, заставляя атомы перестраиваться в структуру алмаза, намного более прочную в сравнении с графитом. В случае с вибраниумом звуковые волны поглощаются лучше, а фазовый переход протекает эффективнее".

Криптонит из комиксов DC (кристаллы с планеты Супермена)

Это инопланетный элемент, кристаллы с Криптона, родной планеты Супермена. Свойства кристаллов зависят от цвета, но наиболее известен зеленый, который испускает губительную для Супермена радиацию.

Криптонит описывается как элемент с более высоким атомным числом, чем у известных земных элементов, но при том радиация криптонита полностью блокируется даже тонким слоем свинца. Отрицательно влияет он только на криптонцев, а еще его вредное воздействие прямо пропорционально количеству кристаллов: в катакомбах с тонким слоем криптонитовой пыли Кларк Кент лишь ослаб, но мгновенно потерял сознание, оказавшись в сейфе, забитом криптонитом.


А. К.: "Характер описываемого воздействия радиации позволяет предположить альфа-распад. Альфа-частицы относительно легко задерживаются, но при попадании в организм наносят сильные повреждения; более того, альфа-распад как раз характерен для атомов сверхтяжелых элементов. Описываемые кристаллы, однако, вряд ли представляют собой элемент в чистом виде; более вероятно, что это, например, оксид сверхтяжелого металла".

Барадий из "Звездных войн"

Это самая мощная взрывчатка, используемая в термальных детонаторах. Barys переводится с греческого как "тяжелый", поэтому барадий, возможно, — тяжелый изотоп радия, очень дорогой и очень нестабильный. Взрываясь, барадиевая бомба создавала раскаленную сферу энергии, которая выжигала все внутри, но при этом поле частиц, которое образовывалось на внешней поверхности сферы, контролировало и останавливало взрывную силу на определенном периметре, не давая огню выйти за эти границы.


А. К.: "Сама по себе сверхмощная взрывчатка вполне реальна, но реализовать ее так, как описано, достаточно трудно.

Существование долгоживущих стабильных изотопов радия очень сомнительно, также сомнителен механизм сдерживания взрывной силы на определенном периметре. Подобные процессы несколько вероятнее в астрономических масштабах (например, сдерживаемый нуклеосинтез протекает в звезде на поздних стадиях ее эволюции перед взрывом сверхновой), но вовсе не в человеческих".

Карбонит из "Звездных войн"

Это вещество, которым был заморожен Хан Соло. Карбонит в "Звездных войнах" применялся для сжижения газа, а будучи распыленным на человека, мгновенно охлаждал его до сверхнизкой температуры и вводил в анабиоз. Природа карбонита не была описана, но, судя по названию, он является производным от углерода веществом. В реальной жизни карбонит — это взрывчатка, аналогичная динамиту.


А. К.: "Проблема в том, что быстро охладить человеческое тело до низкой температуры принципиально невозможно из-за невысокой теплопроводности этого тела.

В момент, когда поверхность замерзнет, внутренние органы будут еще теплыми, и анабиоз не состоится. Логичнее предположить, что роль карбонита была не в замораживании, а в сохранении низкой температуры, т.е. он был чем-то вроде термостатирующей рубашки со сверхнизкой теплопроводностью. Прочную пористую структуру такого материала с тяжелыми инертными молекулами внутри действительно может образовать углерод. Углеродная основа объясняет название материала".

Нейраниум из "Звездных войн"

В статуе из нейраниума Палпатин хранил один из своих световых мечей. Это металл, используемый для защиты от излучения, один из самых тяжелых и плотных в Галактике.

Миллиметр нейраниума блокировал излучение большинства сканеров и мог даже некоторое время сдерживать воздействие светового меча, но при этом металл обладал запредельным весом, так что защищать им, к примеру, корпуса кораблей было невозможно. Слой нейраниума способен несколько секунд противостоять действию светового меча и лишь потом медленно начинает раскаляться.

Нейраниум настолько плотный и тяжелый, что чувствительные к гравитации существа способны ощущать вызываемое им искривление пространства.


А. К.: "Интересным кандидатом на роль атомных ядер для такого материала могли бы стать частицы так называемой "странной материи". Физики ее пока еще не наблюдали, но теоретические предпосылки ее существования есть.

Если представить атомные ядра массой в миллионы единиц, то такие ядра и глубоко в них проникающие электронные оболочки останавливали бы не только рентгеновское, но и гамма-излучение. Одна монета из такого металла, поставленная на ребро, прорезала бы своим весом деревянную поверхность насквозь, но чтобы поставить ее на ребро, потребовалась бы длинная монтировка".

Прозрачная сталь из "Звездных войн"

Это твердый и полностью прозрачный металлический сплав. Материал широко использовался для создания иллюминаторов кораблей и окон в строениях, где было необходимо соблюдение максимальной безопасности.

В иллюминаторах кораблей прозрачная сталь имела специальное светочувствительное покрытие, которое мгновенно делало их непрозрачными во время ярких вспышек во время путешествия через гиперкосмос и из-за взрывов. Прозрачная сталь была даже более прочной, чем ее непрозрачный собрат дюрасталь. Основным компонентом для изготовления прозрачной стали являлся ломмит.


А. К.: "Металлы по своей природе отражают свет, т.к. проводят ток. Прозрачными они могут быть либо при очень высоких давлениях, либо при очень низкой концентрации свободных электронов.

Из известных металлов эта концентрация минимальна у цезия, что придает ему некоторую прозрачность для фиолетовых лучей (в том числе поэтому цезий желтый). При ещё меньшей концентрации металл мог бы стать прозрачным при обычном давлении, однако при этом он не сможет быть прочным, и более того: будет со взрывом взаимодействовать с воздухом, водой и многими другими веществами".

Мифрил из "Властелина Колец"

Одно из самых знаменитых веществ в фэнтези, т.н. "истинное серебро". Он был описан Толкином как невероятно легкий и крепкий металл, подобный блестящему серебру. Добывался мифрил только гномами в Казад-Думе и ценился в 10 раз выше золота, а когда добыча прекратилась, мифрил стал бесценен.

У Фродо Бэггинса была мифриловая кольчуга, подаренная его дядей, Бильбо Бэггинсом. Тонкая, как рубашка, она смогла защитить своего хозяина от прямого удара копьем. Гэндальф так говорил о ней Хранителям: "Стоимость этой кольчуги больше всего Шира, вместе взятого". Основные приписываемые мифрилу свойства — невероятная легкость в сочетании с невероятной прочностью, высокая ковкость и благородный блеск.


А. К.: "Прочность мифрила может объясняться его полимерной структурой. Науке известны полимеры с металлической проводимостью и даже металлическим блеском; они не отличаются прочностью, однако подходящее сочетание нитей такого вещества, например, с прослойками графена могло бы дать легкий и надежный материал.

Впрочем, самопроизвольное зарождение такого материала маловероятно, - разве что он мог иметь живое происхождение (подобно перламутру на Земле). Если же под словом "добыча" подразумевается именно выплавка металла из руды, то придется отказаться от такого сочетания свойств, как сверхпрочность и сверхлегкость".

Далеканиум из сериала "Доктор Кто"

Прочный материал, из которого сделана броня инопланетян далеков. Он пуленепробиваемый, непроницаем для лазеров и не получает урона от бомб, а еще способен притягивать гамма-радиацию. В сериале его называют "связанным поликарбидом". Далеканиум уязвим только для взрывчатки на основе нитроглицерина.


А. К.: "Основой такого материала могут быть графен и нанокластеры вольфрама. Устойчивость к лазерам может быть достигнута высоким коэффициентом отражения и тугоплавкостью; образование карбидов вольфрама при механическом воздействии обусловит увязание в нем пуль. Слабым местом такого материала будет неустойчивость к окислителям, а нитроглицерин при взрыве как раз образует значительное количество кислорода".

Нулевой элемент из игр "Масс Эффект"

Это редкий материал, который образуется, когда твердое вещество подвергается воздействию энергии взрыва сверхновой, и содержится в осколках астероидов, которые вращаются вокруг нейтронных звезд и пульсаров.

При подаче на него электрического заряда он начинает производить поле темной энергии, которое изменяет массу всех предметов внутри него. Это явление, получившее название "эффект массы" (англ. mass effect), нашло применение во многих областях: от создания искусственной гравитации до производства особо прочных строительных материалов.

Наиболее успешно оно используется при перелетах со сверхсветовой скоростью. Попадая в узлы нервной системы, "нулевой элемент" становится причиной возникновения биотических способностей.


А. К.: "Это наиболее фантастическое из всех описаний, противоречащее даже закону сохранения энергии. Физике неизвестны понятие "поле темной энергии" и механизмы снижения/повышения массы макроскопических тел. А тут еще и воздействие на нервную систему".

Лед-девять из романа Курта Воннегута "Колыбель для кошки"

Полиморфическая модификация воды, более стойкая, чем обычный лед, который тает при температуре выше 0 градусов Цельсия.

Лед-9 тает при температуре 114,4 °F (~45,8 °C), а при контакте с более холодной жидкой водой ведет себя как центр кристаллизации для соприкасающейся с ним воды, которая быстро затвердевает и тоже превращается в лед-девять.

Таким образом, попав в любой водоем, так или иначе сообщающийся с Мировым океаном, лед-девять мог вызывать кристаллизацию большей части воды на Земле и впоследствии — гибель жизни на планете.


А. К.: "Самопроизвольная упаковка молекул воды в более выгодную структуру в принципе возможна, однако невероятно, чтобы при обычных условиях это была структура, отличная от льда.

Дело в том, что в жидкой воде молекулы постоянно перебирают все возможные варианты соединения друг с другом, и если бы существовал способ соединиться в кристалл льда-девять, то это рано или поздно происходило бы самопроизвольно. Центр кристаллизации, конечно же, упрощает построение, однако не является необходимой "матрицей": в ведре жидкой воды в любую секунду возникают все без исключения подобные "матрицы".

Металл М из "Гиперболоида инженера Гарина"

Вымышленный сверхтяжелый радиоактивный металл, за счет которого греются земные недра.

Вот как он описывается в книге (завершенной в 1927 году): "Земное ядро состоит из тяжелых радиоактивных металлов. Нам известны два из них, находящиеся в конце таблицы Менделеева, — это уран и торий. Но они сами являются продуктом распада основного, неизвестного до сих пор в природе сверхтяжелого металла. Я обнаружил его следы в вулканических газах. Это металл М. Он в одиннадцать раз тяжелее платины. Он обладает чудовищной силы радиоактивностью. Если один килограмм этого металла извлечь на поверхность Земли, — все живое на несколько километров в окружности будет убито, все предметы, покрытые его эманацией, будут светиться".


А. К.: "Столь высокая плотность говорит о том, что данный элемент находится гораздо дальше не то что современного края таблицы Менделеева, но и предела теоретических расчетов: его атомный номер должен быть около пятисот.

Электронная оболочка такого атома будет в значительной степени сливаться с ядром, и, возможно, будут наблюдаться какие-то новые типы радиоактивного распада, сопровождающиеся мощным ионизирующим гамма-излучением. Однако вероятность его нахождения в недрах Земли катастрофически низка".

Валирийская сталь из "Игры престолов"

Искусственный сплав особого рода, технология производства которого утеряна на момент событий в книгах.

Из валирийской стали делали оружие непревзойденной остроты и прочности. Мечи из валирийской стали — самые надежные, легкие и прекрасно сохраняют остроту. Валирийскую сталь закаливают и перековывают несколько тысяч раз до готовности. Эта перековка делается для того, чтобы удалить и сбалансировать примеси, присутствующие в металле.

Валирийская сталь почти всегда темно-серая, почти черная, и на поверхности у нее виден узор в виде волнистых разводов — следствие многократной перековки. Даже у хорошо отполированной валирийской стали матовая, словно подернутая дымкой поверхность.


А. К.: "Темно-серый цвет и матовая поверхность шлифа позволяет предположить, что мастера добавляли определенные легирующие добавки в процессе ковки, а технология ковки предусматривала формирование некоторой внутренней структуры лезвия. Высокая прочность такой стали вполне возможна, однако легкость (скажем, как у бериллиевых сплавов) будет все-таки недостижима".
Нужные услуги в нужный момент
{banner_819}{banner_825}
-10%
-10%
-15%
-20%
-20%
-20%
-25%
-14%
-50%