§40. РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

В параграфах 17 и 24 говорилось, что реликтовое радиоизлучение, возникшее на определенном этапе эволюции Вселенной, играет важную роль в физической науке как абсолютная система отсчета, а также при скоростях, близких к световой, может влиять на движение тел. Посмотрим, возможно ли найти этому явлению практическое применение.

Если составить классификацию средней плотности энергии разных видов материи во Вселенной, то в порядке убывания плотности энергии разные виды материи располагаются так:

1. Средняя энергия покоя вещества во Вселенной (средняя плотность вещества, умноженная на квадрат скорости света) - не менее 3*10^-11 Дж/м³

2. Реликтовое радиоизлучение - 9*10^-13 Дж/м³

3. Прочие виды электомагнитного излучения - около 2*10^-14 Дж/м³

4. Гравитационное поле

Такие открытые недавно виды материи, как "темное вещество" (сверхсветовые частицы) здесь не упоминаем, поскольку никаких данных об их плотности пока нет.

Итак, мы видим, что по плотности энергии реликтовое излучение уступает только "размазанной" энергии покоя вещества. При этом эту энергию покоя вещества невозможно превратить в другие виды энергии (за исключением примерно 1% от этой энергии, которая может быть высвобождена в ядерных реакциях), поскольку вещество состоит из частиц, обладающих такими характеристиками, как барионный и лептонный заряды, а эти величины неуничтожимы.

Таким образом, среди превращаемых видов материи наибольшей плотностью энергии обладает реликтовое радиоизлучение, и, поэтому, согласно второму закону термодинамики, оно может быть превращено в другие виды энергии. Во Вселенной такой процесс происходит: находящиеся в межзвездной среде молекулы циана (CN) поглощают энергию реликтового излучения и переизлучают ее в ультрафиолетовом диапазоне, что регистрируется астрономами как спектральная линия в фоне космического ультрафиолетового излучения (об этом рассказано в классической книге И.С.Шкловского "Звезды: их рождение, жизнь и смерть").

Если процесс превращения энергии реликтового излучения имеет место в природе, то возможно повторить его и в технике. Если соорудить материал, обладающий односторонней прозрачностью для реликтового излучения (возможно, как в природе, на основе циана, а, возможно, и на какой-то новой основе), то из такого материала можно будет делать источники энергии с использованием реликтового излучения: замкнутый сосуд из такого материала станет "освободится" от находящихся в нем квантов реликтового излучения за период времени, равный L/c, где L - характерный размер сосуда, c - скорость света, и за этот период времени будет преобразована энергия, равная произведению плотности реликтового излучения на его объем. Если размеры сосуда малы, но объем большой (например, если "сосуд" будет нитевидной вормы), то тогда количество превращаемой энергии будет больше.

Конечно, плотность энергии реликтового излучения слишком маленькая для промышленных масштабов, но для здесь источники на реликтовом излучении и не требуются, поскольку нужды промышленности будут с избытком обеспечены благодаря развитию в будущем ядерной и термоядерной энергетики. А источники на реликтовом излучении могут быть использованы в двух случаях:

1) в космических аппаратах. Когда космический аппарат будет двигаться с большой скоростью (вплоть до сверхсветовой), то, во-первых, согласно эффекту Допплера, энергия квантов реликтового излучения будет расти и соответсвенно увеличится и поглощаемая энергия, во-вторых, чем быстрее движется космический корабль, тем большие объемы реликтового излучения он захватит

2) в приборах, для которых не требуется слишком большая мощность тока, в первую очередь, в микроэлектронике. Преимуществом такого источника тока перед традиционными батареями будет то, что они не нуждаются в замене и перезарядке, поскольку будут питаться от "дармового" источника.

Задача, стоящая перед наукой - найти конкретные технические схемы для реализации данного предложения: разработать материалы для создания источников энергии на реликтовом излучении и разработать схемы, позволяющие при минимальном размере обеспечивать максимальный КПД.

В продолжение темы: о способности микроволнового радиоизлучения проникать через преграды