Licht als bouwmateriaal

Share Button

Licht gebruiken als bouwmateriaal? Het idee klinkt te krankzinnig voor woorden. Toch is er meer mogelijk dan mensen zich realiseren. Het is namelijk mogelijk om licht in de knoop te leggen. En een ruimteschip gemaakt van licht kan natuurlijk zo snel als het licht…

Het meeste licht komt voor in de vorm van golven. De elementaire eenheid van licht is het lichtdeeltje, het foton. Een foton bestaat uit een elektrisch veld dat steeds wisselt en hierdoor een magnetisch veld opwekt, dat door zijn veranderingen weer een elektrisch veld opwekt.

Solitonen: kogelgolven

De meeste golven lijken op een zich uitbreidende ring (op het wateroppervlak bijvoorbeeld) of bolschil. Er bestaan echter ook golven die lijken op een reizend pakketje. Zulke golven breiden zich niet uit maar blijven zeer lang intact.

Peregrines soliton. Solitonen zijn eenzame golven die ver kunnen reizen zonder uit elkaar te vallen.

Peregrines soliton. Solitonen zijn eenzame golven die ver kunnen reizen zonder uit elkaar te vallen.

Deze “eenzame golven” worden solitonen genoemd. Anders dan normale golven bestaan ze niet alleen uit een lineair (voorspelbaar)  maar ook uit een niet-lineair deel (een deel dat op zichzelf reageert, als je over je manier van denken nadenkt ben je dus niet-lineair bezig). Het niet-lineaire deel houdt als het ware de golf bij elkaar.

Solitonen komen in allerlei typen golvende media voor. De eerste keer dat een soliton werd beschreven was in 1834 door de Schotse ingenieur John Scott Russell. De geheimzinnige golf vormde zich  in een nauw kanaal. Russell, diep onder de indruk, zette te paard de achtervolging in tot na enkele kilometers de golf verdween.

Eind negentiende eeuw ontdekten de Nederlanders Korteweg en de Vries de KdV-vergelijking die de golven beschrijft. De eenzame golven doken in allerlei media op, van supergeleiders tot rolwolken, in de akoestiek en in kwantumvloeistoffen. Tegenwoordig worden deze kogelgolven onder meer dankbaar gebruikt in glasvezeltechniek:  ze verspreiden zich niet snel, waardoor het signaal helder blijft.

Solitonen vertonen enkele eigenschappen die we anders met materie associëren: ze kunnen op elkaar afketsen, samensmelten of juist in kleinere solitonen uiteenvallen. Enkele mooie voorbeelden zijn op deze website te vinden.

Ruimteschip bouwen met solitonen
Kortom: solitonen zouden wel eens een interessant, weliswaar niet erg sterk maar wel massaloos bouwmateriaal kunnen zijn. Precies wat je zoekt voor een ruimteschip waarmee je zo snel kunt als het licht, want met massa kost dat heel erg veel energie.

De unieke morning glory rolwolken boven Burketown in Noord-Australië: een voorbeeld van solitonen in de atmosfeer.

De unieke morning glory rolwolken boven Burketown in Noord-Australië: een voorbeeld van solitonen in de atmosfeer.

Vervelend is alleen dat solitonen alleen voorkomen in niet-lineaire media. Vacuüm is wel lineair, tenzij met laserlicht zo extreem veel energie in het licht wordt gepompt dat het vacuüm uiteen wordt getrokken. Dit is in een experiment kort geleden gelukt. In principe zou je dus door extreem krachtig laserlicht te bundelen solitonen kunnen creëren waarmee een door mensen gemaakte structuur ongeveer zo snel als het licht naar een naburige ster kan worden gestuurd.

Aanvullend voordeel is dat micrometeorieten of interstellair gas geen issue meer is. Deze vliegen dwars door de lichtsolitonen heen.  Je kan je voorstellen dat een structuur van licht, een lichtschip zo je wilt, op weg wordt gestuurd en zodra het materie raakt, hierin de atomen zo herschikt dat een zelf-assemblerende machine ontstaat die verdere instructies krijgt.

Massaloze solitonbrandstof
Of misschien kan een microruimteschip aangedreven worden door een massaloos solitonhulsel (dat door langzaam uiteen te vallen energie levert) dat op de een of andere manier ook interstellaire materie uitschakelt (bijvoorbeeld door deze te magnetiseren en weg te schieten). Misschien maken vergevorderde aliens ook wel gebruik van deze techniek.

Dit idee is, ik zeg het met nadruk, uiterst speculatief. Het gaat uit van een aantal veronderstellingen (zoals dat ingewikkelder solitonstruturen te bouwen zijn dan de kleine verzamelingen bollen die hierboven beschreven zijn), die later door verder onderzoek ontkracht kunnen worden. Die kans is zelfs vrij groot. Wel zijn er al lichtmoleculen, bestaande uit twee solitonen, aangetroffen.

Share Button

Dit vind je misschien ook interessant:

15 reacties

  1. Barry schreef:

    Zal ik het idee met doodsimpele logica ontkrachten?

    Als je als mens (het artikel suggereerd dat “je“ weggeschoten kan worden), massa dus in een solitonenschip weggeschoten wordt zal de massa achterblijven en de solitonen wegschieten.

    je zou een mens dus moeten transformeren tot solitonen, zodra dit mogelijk zou zijn is een ruimteschip niet meer nodig.

    Beam me up Scotty.

    • admin schreef:

      Barry,
      Niet geheel, je moet ook een leefsysteem hebben om de solitonlevensvorm in leven te houden, ook moet je in staat zijn het schip weer te laten landen en op de een of andere manier weer te laten materialiseren.
      je kan solitonen ook langzamer dan c laten bewegen, bijvoorbeeld de snelheid van een materieel ruimteschip. Zoals in het artikel ook staat is het idee zeer speculatief.

      • Barry schreef:

        Adm,

        het klopt, ik heb ook wel gelezen dat het idee zeer speculatief was, desalnietemin…om even door te speculeren, waarom zou je een solitonlevensvorm in leven moeten houden? Als een leensvorm veranderd in solitonen, mits ik het goed heb begrepen, kan je het geen levensvorm meer noemen omdat het geen massa heeft.

        Daarentegen, als je het schip langzamer laat vliegen dan c zou een levensvorm wel mee kunnen reizen maar dan is die levensvorm wel degelijk gevoelig voor micrometeorieten en bijv. gammastraling

        • admin schreef:

          In theorie kan ook massaloos leven bestaan. Of iets levend is hangt niet af van de massa, maar van de vraag of het een vorm van stofwisseling heeft (de entropie in zichzelf laaghoudt en dergelijke. Licht heeft een entropie, de entropie van achtergrondstraling is bijvoorbeeld veel hoger dan die van een laserstraal.

        • Barry schreef:

          Adm,

          Hoe kan iets wat stofwisseling heeft geen massa hebben? Stoffen hebben voorzover ik weet altijd massa, zou je me een link kunnen geven over deze materie? ik heb hier geen kennis over maar wil het wel graag begrijpen en weten.

          Alvast bedankt :)

  2. freddy- schreef:

    tjonge
    en jullie begrijpen dit?
    applaus

    • Barry schreef:

      freddy,

      ??? het artikel zelf wat de adm heeft geschreven is vrij simpel hoor, het is gewoon een kwestie van lezen.

      Tenminste..ik zie het moeilijke van het artikel niet.

  3. hans schreef:

    Ongetwijfeld zijn jullie intelligente mensen ,alleen zonde dat jullie denkkracht word besteed aan zo iets onzinnigs

  4. wHiTeHaT schreef:

    Zo krankzinnig is het niet.Het verhaal klopt theoretisch.We zijn alleen nog niet instaat om zoiets in de praktijk uit te voeren.
    In ieder geval publiekelijk niet.

  5. freddy- schreef:

    Het artikel zit prima in elkaar (tot nu toe alles wat ik lees op deze site). Ik ben niet echt bekend met de materie, de bijbehorende terminologie en de inhoud ervan.
    Ik vind de mensen knap voor wie het gesneden koek is. That’s all. ok?

    • Barry schreef:

      freddy,

      ow ok, dank je wel :) ik had nog nooit gehoord van solitonen dus in zoverre is het voor mij ook geen gesneden koek, de artikelen van Germen en de andere schrijvers zijn alleen altijd zo goed geschreven dat ik er weinig moeite mee heb, en ik pak ook wel eens een woordenboek erbij als het nodig is. :)

  6. lange wapper schreef:

    Amai mijn voeten …

  7. Alfa schreef:

    Ik kon animaties downloaden, maar de computer kan ze niet afspelen, windows herkent de programma’s niet, en kan ze ook niet op het net vinden, waarmee ze gemaakt zijn. Het verschijnsel soliton is in die zin voor mij interessant, dat het in principe een omhulsel kan vormen. We zijn nog niet zover dat we dat nu al kunnen realiseren, maar enige tijd geleden heb ik al de mogelijkheid geopperd om met gebruik van laser, stoffen te vervoeren van veraf gelegen hemellichamen. Ik denk dan aan stoffen als helium afkomstig van Jupiter bijvoorbeeld. Echter, ook elektrisch potentiaal verschil zou aantrekkelijk kunnen zijn. Een elektrisch geleidend gas zou in solitons verpakt kunnen worden, en in een aaneengesloten bundel naar een object in de ruimte kunnen worden getransporteerd, met uiteraard voldoende gasdichtheid en supergeleiding van dit gas. Ik dacht in eerste instantie aan een holle laserbundel, maar die spreid teveel. De solitons zijn van een heel andere aard dan laser, waardoor een voorstel van die aard misschien achteraf toch interessant kan zijn. De winst is dan althans volgens dit concept, een oneindige hoeveelheid energie, die gewoon uit de ruimte kan worden gewonnen. Veel van wat men vroeger als ordinaire fantasie beschouwde, is nu ordinaire werkelijkheid, en het artikel is al werkelijkheid voor wat betreft het bestaan van solitons. Wie weet……….

  1. 28 oktober 2013

    […] voorspelden het al in een van onze eerste artikelen. Wellicht is het mogelijk van licht structuren te bouwen. Nu zijn theoretici er inderdaad in […]

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger