Можно ли использовать мягкую материю, наполненную магнитами нано- или пикоразмера, чтобы слипаться вместе, чтобы мы могли создавать с ее помощью среду?

Если предположить, что у жителей есть полная молекулярная нанотехнология, это может быть подводная версия служебного тумана .

По сути, множество маленьких 12-гранных наномашин, с рукой на каждой стороне, все держатся за руки со своими соседями. Они могут свободно двигать руками, хватая и отпуская по мере необходимости, но при правильной команде руки могут стать неподвижными, и вы внезапно получите твердый объект.

Из вики:

Концепция

Холл думал об этом как о нанотехнологической замене автомобильных ремней безопасности. Роботы будут микроскопическими, с вытянутыми руками, достигающими нескольких разных направлений, и смогут выполнять реконфигурацию трехмерной решетки. Захваты на концах рук позволят роботам (или туманкам) механически связываться друг с другом и обмениваться информацией и энергией, позволяя им действовать как непрерывное вещество с механическими и оптическими свойствами, которые можно изменять в широком диапазоне. Каждый туманник будет иметь значительную вычислительную мощность и сможет общаться со своими соседями.

В исходном приложении в качестве замены ремням безопасности рой роботов должен был быть широко раскинут, а руки ослаблены, что позволяло потоку воздуха между ними. В случае столкновения руки фиксировались в текущем положении, как будто воздух вокруг пассажиров резко застывал. Результатом будет распространение любого удара по всей поверхности тела пассажира.

В то время как туманки будут иметь микромасштаб, для их создания потребуются полностью молекулярные нанотехнологии. Холл предполагает, что каждый бот может иметь форму додекаэдра с 12 выступами, выходящими наружу. Каждая рука будет иметь четыре степени свободы. Корпуса туманок будут сделаны из оксида алюминия, а не из горючего алмаза, чтобы избежать взрывоопасности топливно-воздушной смеси.

Холл и его корреспонденты вскоре поняли, что технический туман можно производить в массовом порядке , чтобы заполнить всю атмосферу планеты и заменить любые физические инструменты, необходимые для жизни человека. С помощью туманок, прилагающих согласованную силу, объект или человека можно было бы переносить с места на место. Виртуальные здания можно строить и разбирать за считанные минуты , что позволяет заменить существующие города и дороги фермами и садами. В то время как молекулярные нанотехнологии могут также заменить потребность в биологических телах, служебный туман останется полезным периферийным устройством для выполнения физических инженерных задач и задач технического обслуживания. Таким образом, служебный туман также стал известен как «машина будущего».

Планеты из воды

Похоже, вы пытаетесь построить планету из воды.

Вода создает гравитацию так же, как камни. Реголит примерно в 2 раза плотнее воды, поэтому планета размером с Землю будет иметь 1/2 гравитационного притяжения Земли. Магниты вообще не нужны. Если вы просто поместите достаточное количество воды в одно и то же место при достаточно низкой температуре, вы создадите водяной шар размером с Землю, который будет слипаться под действием силы тяжести. Вы можете сделать это с (множеством) обычных космических кораблей.

Испарится ли эта вода в космос? Да, и это нормально.

Земля постоянно теряет воздух (включая водяной пар) на испарение. В конце концов, все наши газы и жидкая вода испарятся. Таким образом мы уже потеряли большую часть нашего водорода и гелия. Азот, кислород, углекислый газ и вода тяжелее водорода и гелия, поэтому им требуется больше времени для испарения. Вот почему наша атмосфера состоит из азота, кислорода, углекислого газа и водяного пара.

Чем сильнее гравитационное поле планеты, тем медленнее будет испаряться ее атмосфера. Чем слабее гравитационное поле планеты, тем быстрее будет испаряться ее атмосфера. Планета с 1/2 гравитационного поля Земли будет удерживать воду очень долго, почти столько, сколько будет воля Земли. Даже планета с 1/10 гравитационного поля Земли будет сохранять свою воду в течение длительного времени — по крайней мере, по человеческим меркам.

Сколько гравитации вы хотите? Чем больше силы тяжести вы хотите, тем больше воды вы должны поместить в одно и то же место и тем дольше (из-за силы тяжести и наличия большего количества воды для начала) потребуется, чтобы испариться. Чем холоднее планета, тем больше времени потребуется для ее испарения.

Электростатика

Магниты имеют тенденцию быть очень слабыми, потому что сила притяжения магнитов уменьшается в кубе расстояния между магнитами. Самые мощные крошечные магниты, которые у нас есть, — это протоны, нейтроны и электроны. Их сила является ошибкой округления по сравнению с электростатическим эффектом. (Магнетизм — это просто артефакт электростатических сил, если их смешать со специальной теорией относительности.)

Обычно вам нужно очень внимательно смотреть на атомные спектры, даже чтобы увидеть магнитный эффект протонов и нейтронов по сравнению с электростатикой. Единственный способ получить мощный магнит — очень быстро пропустить ток через провод (обычно сверхпроводник). Для массового выполнения в небольшом масштабе потребовалось бы много handwavium. Кроме того, многие наномашины, изменяющие свойства воды на водной планете, могут действительно испортить биологию воды, которая зависит от того, ведет ли вода как вода.

Сила притяжения гравитации и электрических сил уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Таким образом, гравитационные и электрические силы будут намного эффективнее удерживать вашу планету вместе. Если вы наполните воду положительными и отрицательными гораздо более мощными электрическими зарядами, называемыми ионами, они будут удерживать воду вместе лучше, чем магниты, чтобы уменьшить испарение. Таким образом, у вас может быть планета меньшего размера с меньшей гравитацией, но с такой же скоростью испарения.

Положительные и отрицательные ионы, растворенные в воде, называются солью. Когда вы растворяете соль в воде, положительные и отрицательные ионы разделяются и прикрепляются к положительным и отрицательным концам молекул воды. Это удерживает воду вместе гораздо сильнее, чем магниты.

Магнитное экранирование

Ради полноты, есть один случай, когда магнетизм имеет смысл защищать водную планету. Планета с северным и южным магнитными полюсами получает некоторую защиту от солнечного ветра, потока положительных и отрицательных частиц, испускаемых Солнцем, которые могут отбрасывать молекулы воздуха от планеты. Однако гравитация является гораздо более важным фактором в подобных вещах.

Несколько замечаний

• Вода в середине достаточно большого шара замерзнет из-за давления.
• Водяной шар размером с планету будет нагреваться во время сборки по той же причине, по которой метеориты нагреваются при столкновении с Землей. (Высвобождение гравитационной потенциальной энергии.) Потребуется некоторое время, чтобы остыть.
• Электромагниты работают, уменьшая эффект одной половины положительно-отрицательной электростатической пары. В этом смысле самые мощные магниты — это всего лишь слабый, неэффективный, окольный способ создания электростатических сил. Вы получите лучшие результаты, используя электрические заряды напрямую.
• Вода остается в жидком состоянии при соответствующем давлении и температуре. Если вы хотите сохранить земные температуры, вы также должны сохранить земные давления. Давление — это вес всего воздуха над вами. Уменьшение гравитации планеты уменьшает вес воздуха, поэтому вам придется добавить воздух, чтобы компенсировать это. Таким образом, водяной планете с низкой гравитацией потребуется более плотная атмосфера, чем у Земли. (Хотя большая часть этой атмосферы может состоять из водяного пара, в зависимости от температуры, давления и гравитации, а также от того, какие другие элементы присутствуют в атмосфере.)