Petahertz-världen

Petahertz-världen

Läs mer om det som finns med i boken.

Kategorier

Karaktärerna


Bekanta dig med personerna du kommer att möta.

Platserna


Besök platserna där trilogin utspelar sig.

Fysiken


Förstå mer om fysiken och matematiken i trilogin.

Tekniken


Lär dig mer om Petahertz-tekniken och alla apparaterna.

Karaktärerna

Huvudpersoner

Ulla Bengtsson

4523123238.04.12.9530.7298

Dotter till Sarah Shirazi
Syster till Yasmine

Civilingenjör teknisk fysik, LTH

Född

1984-04-12

i Södertälje

Hermann Jahnke

Disputerade vid Dresdens Tekniska högskola i tillämpad fysik.

Född 1910

i Munderkingen, Tyskland

Hassan Shirazi

4523123193.05.20.1565.4371

Ullas morfar

Professor, Iran University of Science and Technology

Taxichaufför

Född

1939-05-20

i Teheran

Angus McCormack

Disputerade vid Edinburgh University i laserfysik.

Docent i laserfysik, LTH 2016.

Född

1980-04-23

i Glasgow

Heinrich Künckel

Disputerade vid Dresdens Tekniska högskola i teoretisk fysik.

Född 1905

i Borgholzhausen, Tyskland

Amir Shirazi

Hassans far, gift med Neda Shirazi.

Professor i matematik

Disputerade i Cambridge 1936.

Född

1909-11-15

i Teheran

Nicholas White

Disputerade i Cambridge i fysik.

Född 1910

i Fortrose, Skottland

Platserna

Goggas verkstad

Prokopská, Malá strana, Prag.

Platsen som gett inspiration till Goggas verkstad är idag en låssmed. Baren bredvid där Hassan och Gogga träffades finns på riktigt och heter lämpligt nog "hos nycklarna". Den är värd ett besök.

Södra otillgänglighetspunken

På Antarktis finns en punkt som definieras av att vara den platsen på kontinenten som är längst bort från kusten. Denna punkt kallas Södra otillgänglighetspunkten eller The Southern Pole of Inaccessibility (SPIA). Det har länge varit omdiskuterat var exakt denna punkt är, eftersom Antarktis kust är till stor del är täckt med is och ständigt ändras. En försvårande faktor är bristen på tillförlitliga kartor. En definition bygger på att inte inkludera isen utan endast fast mark.


SPIA är betydligt svårare att ta sig till än den geografiska Sydpolen. Den ligger 878 km från Sydpolen och är på 3718 meters höjd. Medeltemperaturen är den kallaste på jorden och ligger på −58,2 °C. Länge användes 82°06′S 54°58′E som definition.

Det var till denna plats som den tredje sovjetiska arktiska expeditionen begav sig till 1957 för att vara de första att nå denna mytomspunna plats. Det var Sovjetunionens svar på Amundsen-Scott stationen som USA byggde på Sydpolen 1956.


Målet med expeditionen var att sätta upp en forskningsstation vid SPIA eller Polyus Nedostupnosti på ryska. Expeditionen leddes av den kände upptäcktsresanden Yevgeny Tolstikov som senare belönades för sina polarexpeditioner med utmärkelsen Sovjetunionens hjälte. Det var den högsta hederstiteln man kunde tilldelas i Sovjetunionen. Han fick även 1984 en liten planet uppkallad efter sig, 3357 Tolstikov. Denna planet hade upptäckts av den tjeckiska astronomen Antonín Mrkos som också deltog i expeditionen till SPIA 1958.


Den första traktorkonvojen gav sig iväg 26 december 1957 från forskningsstationen Mirny som hade byggts upp några år tidigare. Det var en konvoj av tio traktorer och 32 män. Traktorerna var så kallade pingvin-traktorer och var bandfordon speciellt utrustade för det arktiska klimatet. De nådde inte ända fram och tvingades återvända till Mirny. De hade då färdats totalt 4000 km.


Efter att ha övervintrat på Mirny gav de sig iväg på ett nytt försök i september 1958. Den 14 december nådde en grupp av 17 män fram till SPIA. De hade då färdats 2100 km och firade sin ankomst med att skjuta upp raketer och hissa den sovjetiska flaggan. De genomförde ett stort antal mätningar av isens tjocklek, genomförde meteorologiska studier samt glaciologiska-, gravitetiska- och geomagnetiska observationer.


På platsen byggde de en barack för fyra personer, radiokommunikation och dieselaggregat. De byggde även en landningsbana för Li-2 flygplan. Stationen smyckades ut med en byst av Vladimir Iljitj Lenin som blickar i riktning mot Moskva. Denna expedition beskrivs i stor detalj i Soviet Antarctic expeditions 1955-1959 av A. V. Nudel´man.


<a title="en:User:Cookson69 in en-wiki, derivate: User:RicHard-59, CC BY-SA 3.0 &lt;https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0&gt;, via Wikimedia Commons" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bust_of_Lenin_in_the_Pole_of_Inaccessibility.jpg"><img width="512" alt="Bust of Lenin in the Pole of Inaccessibility" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a8/Bust_of_Lenin_in_the_Pole_of_Inaccessibility.jpg"></a>

2005 uppdaterade British Antarctic Survey koordinaterna för SPIA. De hade genomfört nya beräkningar baserade på en artikel av. Den nya punkten fick namnet SPIA2 och ligger 200 km från SPIA.

Den 11 december 2005 var tre medlemmar av den spanska transarktiska expeditionen, Ramón Hernando de Larramendi, Juan Manuel Viu och Ignacio Oficialdegu de första någonsin att nå SPIA2. Ramón Larramendi ledde Gruppen på den 4500 km långa strapatsen över Antarktis. Deras stora slädar drogs med segel. Det var en metod som han under många år hade utvecklat och förfinat.


Fysiken

Prefix

Inom fysiken använder man så kallade prefix för att på ett mer kompakt och lättläst sätt ska kunna skriva mycket store eller mycket små tal. I det dagliga livet använder vi till exempel prefixet kilo som betyder 1000. Ett kilogram betyder alltså

1000 gram. Prefixet milli betyder en tusendel eller 1/1000. En millimeter är en tusendels meter.


Till höger finns en lista på de prefix som används.


I trilogin används prefixet peta som betyder

1 000 000 000 000 000 det vill säga en miljard miljoner. Det kan skrivas som 1015 som betyder en etta med 15 nollor. 1.0 Petahertz är alltså samma som 1015 Hertz.

Talsystem

Vårt vanliga talsystem kallas det decimala talsystemet och ett decimalt tal bildas av en kombination av de tio siffrorna 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 och 9. Det decimala talsystemet uppkom säkert för att det var naturligt att använda talet tio som bas eftersom vi har tio fingrar.


Det binära talsystemet bildar tal med hjälp av endast två siffor: 0 och 1. Det binära talsystemet är mycket användbart i vid programmering av till exempel datorer. En 1:a motsvarar då att det går ström genom en krets. En 0:a betyder följaktligen att det inte går någon ström. Vid programmering av datorer och styrsystem används det så kallade hexadecimala talsystemet som använder talet 16 som bas. Det bygger på att man använder sexton siffror 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E och F.


Även det oktadecimala talsystemet används ibland och har 8 som bas. Det finns naturligtvis i teorin oändligt många talsystem men det finns ingen praktisk nytta av dem.


Hertz

Hertz är enheten som beskriver frekvens eller svängningar. Något som svänger en gång per sekund har frekvensen en svängning per sekund eller en Hertz. Hertz förkortas som Hz. Svängningar är vanliga i naturen och både ljud och ljus är exempel på svängningar. Tonen a har till exempel frekvensen 440 Hertz och växelspänningen i vårt elnät har frekvensen 50 Hz. Rött ljus har frekvenser mellan 405 och 480 THz. THz är tera Hertz det vill säga 1 000 000 000 000 Hertz eller 1012 Hz.


Om man tittar på en svängning ser den typiskt ut som på bilden till höger.


Enkelt sett kan man säga att frekvensen är antalet toppar och våglängden är anståndet mellan topparna. Det finns ett samband mellan frekvens och våglängd. I luft är våglängden (λ) ljudets hastighet (ν) delat med frekvensen (f). För ljus använder man ljusets hastighet istället för ljudets hastighet.


En frekvens på 1 PHz har en våglängd på 3*10-7 m = 0.0000003 m = 0.0003 mm = 300 nm.

Elektromagnetisk strålning

Ljus är en typ av strålning som kallas elektromagnetisk strålning. Till den klassen tillhör även alla radiovågor, vågorna i mikrovågsugnen, röntgenstrålning och viss radioaktiv strålning. Ju högre frekvens desto högre energi har strålningen. Hög energi gör också strålningen mer farlig. Farligast är så kallad gammastrålning. Även röntgenstrålning som i bilden kallas X-ray, är farlig och bör hanteras med försiktighet. Det är därför man har blyförkläden när man får tänderna röntgade.


Energin anges ofta i elektronvolt med beteckningen eV, som används som enhet för små energier. En elektronvolt definieras som den energi som behövs för att flytta en elektron, vars laddning är elementarladdningen e (cirka 1,60218·10-19 coulomb), över en potentialskillnad på en (1) volt. Energin hos 1 PHz är 4.136E eV = 6.625*10-19 J.


Maxwells ekvationer

All elektromagnetisk strålning kan teoretiskt beskrivas med Maxwells ekvationer.

Laser

LASER är en akronym som står för Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Det betyder, lite förenklat, att man stimulerar elektroner att hoppa upp till en specifik energinivå. När de sedan faller ner igen, skickas det ut ljus med exakt den energin, eller färgen, som är skillnaden mellan energinivåerna. Oftast skapar man detta i en gas. Beroende på vilken gas man använder, får man olika energier eller färger på ljuset. Vanligast är Helium-Neon lasern, som ger ett rött ljus på 633 nm. Det finns inga kända grundämnen med energinivåer som ger precis 300 nm eller snarare 299.79 nm om man ska vara exakt. Närmast kommer XeCl-lasern på 308 nm vilket motsvarar 0.97 PHz.


Tekniken

Kodplatta

Ljus färdas med en hastighet på nästan 300 000 km/s. Avståndet mellan spåren på en kodplatta är 0,3 mikrometer eller 0,3 tusendels millimeter. Denna sträcka tillryggalägger ljus på 0,000000000000001 sekunder eller en femtosekund, fs.


Laserljus leds in via en optisk fiber så att det träffar kortsidan av kodplattan. Ljuset färdas genom plattan och träffar spåren. De djupa spåren når ner i ljusbanan medan de grunda spåren inte når ner. När ljusstrålen träffar ett djupt spår reflekteras ljuset upp och ut från kodplattan. När ljuset passerar ett grunt spår, passerar det bara för bi utan att påverkas. Detta betyder att ett djupt spår skickar ut en ljuspuls och ett grunt spår skickar inte ut en ljuspuls. Djupt spår motsvarar en 1:a medan ett grunt spår motsvarar en 0:a.


Efter att ljuset har passerat alla 720 spåren, stängs slutaren och inget mer ljus träffar kodplattan. Det hela tar cirka 1000 femtosekunder eller en pikosekund. Det vill säga cirka 300 femtosekunder för ljuset att nå det första strecket och sedan ytterligare 720 femtosekunder för att passera alla strecken.


Förenklat uttryckt, skickar editorn ut extremt korta ljuspulser i en viss sekvens, som bestäms av spåren i kodplattan.


Det kan jämföras med en lampa som blinkar med en extremt hög frekvens. Frekvensen är 720 gånger på en pikosekund, närmare bestämt, det vill säga en gång varje femtosekund. Något som händer varje femtosekund, motsvarar det en frekvens på 1 PHz.


Med hjälp av en kodplatta skickar editorn ut ljuspulser i PHz och ljuspulserna tillsammans utgör en kommandokod. Ljus är en 1:a och inget ljus är en 0:a.


Dessa kommandokoder kan användas för att justera egenskaper hos en person som definieras av ett ID. Exempel egenskaper som kan ändras är plats eller tid, se kommandokoder.


Oscilloskop

Angus använder ett sådant för att visualisera elektriska signaler.


Idag är oscilloskopen mycket mindre än det som visas på bilden till höger. De är även otroligt mer kraftfulla och snabba. På skärmen kan man se en elektrisk signal som är kopplad till oscilloskopet. Signalen ansluts oftast via en speciell kabel som kallas koaxial-kabel. Detta betyder att ledaren är skyddad av ett fint nät som finns i kabelns hölje. Detta nät är kopplat till jord och skyddar signalen från störningar och brus. Ofta används en så kallad prob när man vill mäta på en speciell punkt i en elektrisk krets eller kretskort. På skärmen visas tiden på x-axeln och spänning på y-axeln. Fördelen med ett oscilloskop är att man kan justera skalan för att zooma in eller ut på signalen. Är det en svag signal zoomar man in på y-axeln, det vill säga man ökar förstärkningen av spänningen. Vill man se en mycket snabb signal zoomar man in på x-axeln, det vill säga ökar upplösningen i tiden. Vid mycket snabba signaler går det inte att se dem kontinuerligt utan man får nöja sig med att se sparade bilder som oscilloskopet fångar. Numera är alla oscilloskop digitala, vilket möjliggör för mycket avancerade analyser och beräkningar.

Editor eller Elektrogerät

En editor är en apparat som genererar och skickar ut koder som kan påverka objekt som definieras av ett ID. Koderna skickas ut som korta ljuspulser med petahertz-frekvens. En editor kallas av vissa för Elektrogerät.


De tidiga och enklare editorerna använde en kvicksilverlampa som ljuskälla och en kodplatta för att generera ljuspulserna. Nästa generation av editorer använde en UV-laser tillsammans med kodplattor. De mest moderna editorerna använder en pulsad UV-laser som inte kräver en kodplatta. De tre första generationerna editorer är avancerade och dyra apparater.


I framtiden är det tänkbart med små handhållna editorer med en pulsad UV-diodlaser.


Koder

En kod till editorn består av fyra delar och har följande syntax:


KOMMANDO – ID – VARIABEL – ARGUMENT


Först anger man vad koden ska åstadkomma genom att skriva ett kommando. Därefter anger man vem som ska kommandot ska operera på det vill säga vem kommandot ska påverka. Detta anges genom personenens ID. Variabeln anger vilken egenskap hos ID som ska påverkas. Ett ID har miljontals variabler som kan påverkas med en kod. Endast några hundra variabler är dock kända. Det nya värde som variabeln ska få kallas argument. Se exempel på koder i tabellen nedan.


Kommando

Det vanligaste kommandot är 7B vilket betyder SET eller WRITE. Med hjälp av detta kommando ändrar man värdet på en variabel. Det nya värdet anges som argument i koden. Ett annat kommando är 3A vilket betyder READ. Detta kommando svarar med att berätta vilket värde en viss variabel har och saknar därför argument. När 3A används kommer värdet på en specifik variabel hos det ID, att kort visas upp på klockan på SPIA2.


ID

Ett ID är en unik personlig kod som alla människor har tatuerad mellan skinkorna och påminner om ett svenskt personnummer. Den består av födelsedatum med året uttryckt i det absoluta året. Det absoluta åter beräknas som 4523121223 + årtalet. Som exempel skrivs år 2012 som 4523121223 + 2012 = 4523123235. Efter födelsedatumet tillkommer en åttasiffrig kod. Ullas ID är 4523123238.04.12.95307298.

 

Variabel

En variabel är oftast en egenskap hos ett ID men det kan även vara en global egenskap som till exempel tiden. När man ändrar en variabel kan konsekvenserna vara lokala eller globala. Ibland kan en variabel ha mer än ett värde som argument. Detta gäller till exempel vid plats i rummet som har ett argument som består av tre tal det vill säga koordinaterna i rummet. Det finns totalt 4 294 967 295 variabler, det vill säga nästan 4,3 miljarder unika variabler som definieras av ett hexadecimalt tal från 00000001 till FFFFFFFF.


Argument

Argumentet är det värde man tilldelar variabeln. Ett argument kan vara lång eller kort. Om det är en  tidpunkt är det ett fullständigt datum inklusive klockslag. En plats beskrivs av platsens GPS-koordinater som är tre långa tal med 14 decimaler. Många variabler har som argument ett tal mellan 01 och 99 eller ett tal mellan 001 och 999. I vissa fall är argumentet ett enda tal som när någon föds eller dör. Då är argumentet antingen en 1:a eller en 0:a.


Regler

Dr Nicholas White sammanställde ett antal regler som beskriver vad man kan göra med en Editor och vilka konsekvenserna är. Vissa konsekvenser är lokala och andra är globala. Lokala konsekvenser betyder att endast den person som definieras av det ID som användes i koden, påverkas av justeringen av egenskaper. Detta gäller till exempel vid förflyttning i rummet. Globala konsekvenser betyder att hela världen påverkas.

 

  1. Alla människor och endast människor definieras av ett unikt ID
  2. ID kan:
    1. Justeras avseende kvantitativa egenskaper pn,0 → pn,1
      1. Lokal effekt
    2. Justeras avseende position i rummet (x0, y0, z0) → (x1, y1, z1).
      1. Lokal effekt
    3. Justeras avseende position i tiden från t0 → t0-Δt.
      1. Lokal och global effekt
      2. Endast ID märker justeringen t0 → t0-Δt
      3. Endast ID minns Δt
      4. Det som hade hänt under Δt har aldrig hänt
      5. De som var levande innan t0-Δt, startar om sina liv från t0-Δt
      6. De som föddes under Δt, föds aldrig
  3. Inga djur eller föremål kan justeras