Værd at vide: Kvantefysisk hjælp til at beskytte kyster mod erosion

Plus9. december 2023 kl. 08:0025
Bølgemekanik
Placerer man to kamre med nøje afstemte dimensioner langs en vandkanal, vil disse fuldstændig absorbere bølgeenergien fra en bølge i kanalen, der bevæger sig fra venstre mod højre. Illustration: L.-P. Euvé et al..
Kvantefysik har givet inspiration til teknik, som forskere mener kan bruges til beskyttelse af kystlinjer mod erosion af store bølger.
Artiklen er ældre end 30 dage

Stormfloden, der ramte Danmark i oktober, var en illustration af de store ødelæggelser, som vand og vandbølger kan forårsage. Sådanne situationer kan være vanskelige at gardere sig fuldstændig mod. Men hvis man kan tage toppen af vandbølger, vil det være muligt at beskytte flodbredder og kystlinjer bedre mod erosion. Det er et emne, som interesserer en forskergruppe på École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris, eller blot ESPCI Paris.

Gratis adgang i 10 dage

Tegn et gratis prøveabonnement og få adgang til alt PLUS-indhold på Ing, Version2 og Radar, helt uden binding eller betalingsoplysninger.

Få en forlænget erhvervsprøve
Med et erhvervsabonnement kan du få en forlænget prøveperiode.
remove_circle
Har du allerede et PLUS-abonnement eller klip?
close

Velkommen til PLUS

Da du er ved at tilmelde dig en gratis prøve beder vi dig hjælpe os med at gøre vores indhold mere relevant for dig, ved at vælge et eller flere emner der interesserer dig.

Vælg mindst et emne *
Du skal vælge en adgangskode til når du fremover skal logge ind på din brugerkonto.
visibility
remove_circle
Dit medlemskab giver adgang
Som medlem af IDA har du gratis adgang til PLUS-indhold, som en del af dit medlemskab. Fortsæt med MitIDA for at aktivere din adgang til indholdet.
Oplever du problemer med login, så skriv til os på websupport@ing.dk
Abonnementsfordele
vpn_key
Fuld adgang til Ing.dk, Version2 og Radar
Fuld digital adgang til PLUS-indhold på Ing.dk, Version2 og Radar, tilgængeligt på din computer, tablet og mobil.
drafts
Kuraterede nyhedsbreve
Det seneste nye fra branchen, leveret til din indbakke.
thumb_up
Adgang til debatten
Deltag i debatten med andre kloge læsere.
25 kommentarer.  Hop til debatten

Tophistorier

Debatten
Vær med til at skabe en god debat ved at følge vores debatregler.

For at deltage i debatten skal du have en profil med adgang til at læse artiklen. eller opret en bruger.
settingsDebatvisning
25
13. december 2023 kl. 14:34
Re: Tab i resonator

Derimod bekræfter eksperimentet til fulde det, som jeg har hævdet i adskillige år - at der ikke er den mindste forskel mellem den mekaniske og den elektriske verden incl. kvantemekanikken! Det er nøjagtig de samme formler, der gælder, og jeg vil vove den påstand, at man kan få viden om fysik helt ned på kvanteniveau ved at betragte universet og omvendt.

I #3 argumenterer du ellers for at det hele er forkert, da der ikke er energibevarelse.

24
12. december 2023 kl. 20:20
Re: Tab i resonator

Nix, du kan hverken forklare tunneleffekt, kvantisering eller entanglement med klassisk fysik.

Ok dog jo.

Tunneleffekt handler om termisk energi, der giver elektronerne kinetisk energi nok til at bryde en barriere - specielt hvis de samtidig påvirkes af elektriske kræfter. Ved 0 K har du ingen tunneleffekt.

Kvantisering er bare at tælle 1, 2, 3 etc. partikler - altså kvanter.

Hvis den forklaring på entanglement, som jeg har set i en video på nettet, er rigtig, er entanglement bare forårsaget af spin dvs. magnetiske kræfter og kan eftervises i Stern-Gerlach eksperimentet. Jeg har før postet både linken og den tilhørende forklaring her på ing.dk, men gider ikke finde den frem lige nu. Det ændrer jo alligevel ikke noget i din eller andres opfattelse.

Hell..... universet ville gå under i en stormflod af neutroner og stråling (fordi protoner og elektroner ville annihilere hinanden) hvis microkosmos var klassisk. 

Det skyldes udelukkende, at vi p.t. ikke aner, hvad ladning reelt set er. Ifølge Maxwells 3. ligning E = -dB/dt, vil enhver ændring i et magnetfelt skabe et elektrisk felt uden brug af elektroner. Jeg er temmelig sikker på, at den dag, vi reelt set forstår, hvad der sker, er der tale om helt klassisk mekanik.

 

23
12. december 2023 kl. 20:16
Re: Tab i resonator

Det er bare et reaktivt element der medfører noget refleksion, og det kan selvfølgelig medføre at kanalbølgen slukkes/dæmpes fremad, men der fjernes kun meget lidt effekt.

Det er interessant med forsøget.

Hvis man går for forklaring med dæmpning som følge af vandets viskositet og hvirveldannelse, mangler man en god forklaring på hvorfor mindre ændringer af kammerenes dybde gør en signifikant ændring.

Se figur 5 i linket.https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.204002

Denne effekt kan forklares at bølgerne sættes i modfase med deres egen refleksion.

Hvordan mener I at dæmpning kan forklare effekten?

22
12. december 2023 kl. 19:13
Re: Tab i resonator

Derimod bekræfter eksperimentet til fulde det, som jeg har hævdet i adskillige år - at der ikke er den mindste forskel mellem den mekaniske og den elektriske verden incl. kvantemekanikken!

Nix, du kan hverken forklare tunneleffekt, kvantisering eller entanglement med klassisk fysik.

Hell..... universet ville gå under i en stormflod af neutroner og stråling (fordi protoner og elektroner ville annihilere hinanden) hvis microkosmos var klassisk. 

21
12. december 2023 kl. 11:24
Re: Tab i resonator

Deres fortolkning af forsøget er en smule vidtløftig, men det er hverken første eller sidste gang det sker.

Enig. Det her har ingen som helst betydning for kystsikring. Det er da muligt, at man ved hjælp af resonans kan opnå store tab i et meget smalt frekvensområde; men det lukker så bare tilsvarende mere energi ved andre frekvenser igennem.

Hvis man vil af med bølgeenergien, må den omdannes til varme og/eller til en mekanisk bevægelse, som man høster energi fra. Der er ingen andre muligheder.

Jeg mindes at have set noget lignende ved elektromagnetisk simulering af en striplinie med en stub. Derfor min første kommentar i #1, om at det er en udmærket visualisering af hvad der sker på et helt andet felt, hvor man ikke kan se det.

Derimod bekræfter eksperimentet til fulde det, som jeg har hævdet i adskillige år - at der ikke er den mindste forskel mellem den mekaniske og den elektriske verden incl. kvantemekanikken! Det er nøjagtig de samme formler, der gælder, og jeg vil vove den påstand, at man kan få viden om fysik helt ned på kvanteniveau ved at betragte universet og omvendt.

 

20
11. december 2023 kl. 16:58
Re: Tab i resonator

Helt uden Q har du ingen resonansfrekvens og dermed ingen tudelyd.

Flasken har trods alt en indsnævring i halsen og kan ellers virke som en konkylie for øret.

Bølgehastigheden i kanalen er kvrod(gh) ~70cm/s, så med lidt god vilje bliver kamrene 1/4 bølgelængde, hvis noget af kanalens bredde regnes med. 

Jeg mindes at have set noget lignende ved elektromagnetisk simulering af en striplinie med en stub. Derfor min første kommentar i #1, om at det er en udmærket visualisering af hvad der sker på et helt andet felt, hvor man ikke kan se det.

Deres fortolkning af forsøget er en smule vidtløftig, men det er hverken første eller sidste gang det sker.

19
11. december 2023 kl. 13:26
Re: Tab i resonator

At kalde disse små tværkanaler for resonatorer er misvisende, det er blot en kort kanal afsluttet med en fast væg (høj impedans). Koblingen til hovedkanalen er  så stor at man ikke har noget Q i den konstruktion, og derfor kan  man heller ikke tale om at tabet skulle blive større end i hovedkanalen.

Tja. Det svarer vel til at blæse hen over en flaske og dermed få den til at tude pga. resonansen. Helt uden Q har du ingen resonansfrekvens og dermed ingen tudelyd.

 

 

18
11. december 2023 kl. 12:32
Tab i resonator

Uanset hvad forskerne måtte mene, så slipper man altså ikke af med bølgeenergi uden tab, og de tab kan etableres langt simplere og langt mere bredspektret på talrige andre måder.

At kalde disse små tværkanaler for resonatorer er misvisende, det er blot en kort kanal afsluttet med en fast væg (høj impedans). Koblingen til hovedkanalen er  så stor at man ikke har noget Q i den konstruktion, og derfor kan  man heller ikke tale om at tabet skulle blive større end i hovedkanalen.

Det er bare et reaktivt element der medfører noget refleksion, og det kan selvfølgelig medføre at kanalbølgen slukkes/dæmpes fremad, men der fjernes kun meget lidt effekt.

17
11. december 2023 kl. 11:22
Re: At ease, bølgerne går højt idag

Carsten, er du vant til at regne på tabsfri superledere?

Hvad i alverden har tabsfrie superledere med det her at gøre?

Iøvrigt var jeg den eneste her, der straks gennemskuede, at LK-99 ikke havde en pind med superledning ved stuetemperatur at gøre, da hele verden gik i selvsving over det - se https://ing.dk/artikel/dansk-fysiker-om-fund-af-superleder-ved-hoej-temperatur-tidligt-afvise-det , så hvis du er så pokkers klog på superledning, hvorfor kom du mig så ikke i forkøbet eller kommenterede på mit indlæg? Men du var måske én af de 19, der tomlede sandheden ned?

I er begge to meget underholdende, men pas på blodtrykket, der er modstandstab i karrene.

Striden med NPJ går langt tilbage. Han kommer altid ind sidst i en diskussion, når den er ved at dø ud, som netop i denne tråd, og så prøver han at holde diskussionen igang med sit typiske spørgsmål: "Kan du uddybe det?" eller ved at tillægge én synspunkter, som man ikke har og aldrig har giver udtryk for, som det netop skete i indlæg 11:

Det er kun dig der, vrøvler om at energi ændres.

I starten hoppede jeg på limpinden og spildte en masse tid på at uddybe og dementere til ingen verdens nytte, hvor NPJ sikkert bare sad og grinte godt i skægget over sin vellykkede trolling; men nu er det slut.

 

 

16
11. december 2023 kl. 10:46
At ease, bølgerne går højt idag

Carsten, er du vant til at regne på tabsfri superledere?

Nej, vel?

I er begge to meget underholdende, men pas på blodtrykket, der er modstandstab i karrene.

15
11. december 2023 kl. 10:09
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Du kører stråmandsargumentet om at andre siger energien ændres.

Hvor har jeg gjort det?

Drop det vrøvl.

Drop selv dine forkølede forsøg på at trolle og trække diskussionen ud i én uendelighed til ingen verdens nytte. Jeg bider ikke på.

Du fatter tydeligvis ikke hvor simpelt det er at kvantificere tabet og se hvad der skyldes hvad. 

Nej, det gør jeg ikke, for jeg har arbejdet med den slags i over 30 år og ved, at uden computersimulering kommer man ingen vegne. Man kan til nøds overskue de første 2 refleksioner af en bølge i systemet; men derefter bliver det umuligt - ikke mindst hvis der er tab, ulineariteter og/eller flere bølger. Det hele er koblede differentialligninger, som der måske ikke engang er en numerisk løsning på, så iteration vha. computersimulering er eneste vej frem.

Du skriver: 

Det er elegant matematik og sjovt at eftervise.

Hvor naiv tror du, jeg er? Du kan ikke bilde mig ind, at du fatter en brik af matematikken i den artikel.

 

14
11. december 2023 kl. 03:30
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Det er kun dig der, vrøvler om at energi ændres. 

Nej, jeg skriver tværtimod, at energien IKKE ændres i et tabsfrit system.

Du kører stråmandsargumentet om at andre siger energien ændres. Drop det vrøvl.

 

so that its energy leakage is in perfect balance with the inherent viscous losses in the system. 

Altså at systemet IKKE er tabsfrit.

Du fatter tydeligvis ikke hvor simpelt det er at kvantificere tabet og se hvad der skyldes hvad. 

Uanset hvad forskerne måtte mene, så slipper man altså ikke af med bølgeenergi uden tab, og de tab kan etableres langt simplere og langt mere bredspektret på talrige andre måder.

Hvilket jeg så også indikere, lidt subtilt måske, men da du alligevel ikke læser hvad folk skriver.

Udover det så svarede jeg Svend Ferdinandsen, som indikerede en ægte interesse, så for dit vedkommende lader jeg det ligge.

13
10. december 2023 kl. 19:23
Re: Kvante mig her og kvante mig der

ganske simpelt fordi strømmen forstærkes, og tabet er proportional med strømmen i 2. potens.

PS.

... og proportional med hvor mange gange en bølge passerer det tabsgivende element, hvilket kan blive adskillige gange i hulrumsresonatorer, som de benyttede. Derfor skal der i praksis kun ganske små tab til for at give en stor virkning, hvilket jeg også oplever på min feltbus Max-i, der ikke benytter termineringsmodstande; men tab er og bliver nødvendige for at slippe af med en bølge.

 

 

12
10. december 2023 kl. 19:09
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Det er kun dig der, vrøvler om at energi ændres.

Nej, jeg skriver tværtimod, at energien IKKE ændres i et tabsfrit system.

Nøglen til det, de måler, skal nok findes i artiklens bemærkning:

so that its energy leakage is in perfect balance with the inherent viscous losses in the system.

Altså at systemet IKKE er tabsfrit. I den situation vil en resonanskreds have meget store tab, ganske simpelt fordi strømmen forstærkes, og tabet er proportional med strømmen i 2. potens.

Uanset hvad forskerne måtte mene, så slipper man altså ikke af med bølgeenergi uden tab, og de tab kan etableres langt simplere og langt mere bredspektret på talrige andre måder.

 

11
10. december 2023 kl. 17:20
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Udover det er ret interessant, så behøver du ikke spørge hvor energien bliver af. Bølgerne sættes i modfase med deres egen refleksion og går i nul. 

Vrøvl. Bølgerne superpositionerer, og dermed ændres energien ikke.

Inden du begynder på dit "Vrøvl" vrøvl, så læs hvad der skrives. Det er kun dig der, vrøvler om at energi ændres.

Det er elegant matematik og sjovt at eftervise.  

Du aner tydeligvis ikke, hvad du taler om - ikke mindst hvis du tror, at man kan regne på komplicerede bølgesystemer pr. håndkraft;

Der er tydeligvis forskel på hvad man kan og hvad du kan regne pr. håndkraft.  

Men du er da velkommen til at regne efter og bygge en model.

10
10. december 2023 kl. 16:48
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Udover det er ret interessant, så behøver du ikke spørge hvor energien bliver af. Bølgerne sættes i modfase med deres egen refleksion og går i nul.

Vrøvl. Bølgerne superpositionerer, og dermed ændres energien ikke.

Det er det samme vrøvl med fysikernes "bølgepakker", hvor de også tror, at fordi summen af amplituden af de enkelte bølger er 0 over en vis tid, må energien også være det og der derfor må være tale om individuelle bølgepakker der, hvor amplituden er større end 0.

Det er elegant matematik og sjovt at eftervise. 

Du aner tydeligvis ikke, hvad du taler om - ikke mindst hvis du tror, at man kan regne på komplicerede bølgesystemer pr. håndkraft; men spar mig for dine sædvanlige forsøg på trollerier. Jeg bider ikke på og spilder min tid på at prøve at lære dig noget om bølger og refleksioner.

 

9
10. december 2023 kl. 15:22
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Det var en sej omgang selvom jeg bare læste den meget hurtigt. Som med økonomi, hvor man spørger om hvor pengene bliver af, kan man med fysik spørge om hvor energien bliver af.

Jeg tænker du skal læse den igen.

Udover det er ret interessant, så behøver du ikke spørge hvor energien bliver af. Bølgerne sættes i modfase med deres egen refleksion og går i nul.

Det er elegant matematik og sjovt at eftervise. 

Det med kystsikring? Nja ....

8
10. december 2023 kl. 12:54
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Der er måske en grund til at bølgekraft ikke endnu har kunnet vise overbevisende resultater.

Det skyldes ikke problemer med energibevarelse, men det faktum, at effekt = kraft gange hastighed, og energi = kraft gange vej. Da hastigheden er meget lav i en bølge, må kraften være tilsvarende større for at få en given effekt ud, og store kræfter kræver svært og tungt gods, der koster en formue og erfaringsmæssigt ikke holder til en storm.

Bølgekraft har ganske simpelt naturlovene imod sig, og derfor er det trods talrige forsøg aldrig lykkedes at lave et anlæg, der fungerer pålideligt og er pengene værd.

 

7
10. december 2023 kl. 12:47
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Det korte svar er vel, den bliver lagret i spredningskamrene, der fungerer som en resonator (tænk LC-kredsløb hvis det var elektronik). 

Ja, tænk LC kredsløb. Det er lige netop det, jeg gør og har gjort i over 30 år; men som jeg skriver, har rene LC netværk ingen tab, og dermed er energien bevaret og forsvinder ikke!

Jeg er fuldstændig ligeglad med videnskabelige artikler, hvis de ikke kan gøre rede for energibevarelsen, for så er de med garanti vrøvl.

Sidst hele verden gik i selvsving over en videnskabelig artikel, var den vist heller ikke det papir værd, den var skrevet på, hvilket kun tog mig 30 sekunder at spotte, da jeg så videoen!

Moderne fysik efter Maxwell er på mange måder så forvrøvlet med fotonmodellen som topskorer på det punkt, at man absolut ikke skal tro på hvad som helst!

 

6
9. december 2023 kl. 22:12
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Det lange svar må finde i den videnskabelige artikel, som kan downloades via dette link 

Det var en sej omgang selvom jeg bare læste den meget hurtigt. Som med økonomi, hvor man spørger om hvor pengene bliver af, kan man med fysik spørge om hvor energien bliver af.

Der er måske en grund til at bølgekraft ikke endnu har kunnet vise overbevisende resultater.

Nogle firmaer har prøvet at udnytte resonanser, men bølger på havet udviser ikke nogen brugbar systematik til en sådan udnyttelse.

De kontrollerede betingelser i en kanal med given bølgefrekvens svarer til mikrobølgeovnens lågetætning. En lille ændring i frekvens gav meget mindre dæmpning.

5
Videnskabsjournalist, Ph.D -
9. december 2023 kl. 21:47
Videnskabsjournalist, Ph.D
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Ja, hvor bliver energien/effekten i bølgen af?

Det korte svar er vel, den bliver lagret i spredningskamrene, der fungerer som en resonator (tænk LC-kredsløb hvis det var elektronik). 

Det lange svar må finde i den videnskabelige artikel, som kan downloades via dette link 

https://www.researchgate.net/publication/375723957_Perfect_Resonant_Absorption_of_Guided_Water_Waves_by_Autler-Townes_Splitting

4
9. december 2023 kl. 20:02
Re: Kvante mig her og kvante mig der

Eksperimenter bekræfter, at såvel den transmitterede som den reflekterede bølge forsvinder i dette til­fælde.  Ren vrøvl, som er i strid med energibevarelsen.

Ja, hvor bliver energien/effekten i bølgen af?

3
9. december 2023 kl. 17:10
Kvante mig her og kvante mig der

Det her er helt er almindelig transmissionslinjeteknik, som er kendetegnet ved, at summen af kinetisk og potentiel energi er konstant, hvis der ikke er resistive komponenter, som kan omdanne en del af energien til varme (også kinetisk energi). Reaktive komponenter har ingen tab, og en ideel transmissionslinje er netop kendetegnet ved, at den kan beskrives udelukkende med reaktive komponenter!

Så nej, man kan ikke absorbere bølgeenergi på den måde, og det viser illustrationen jo også med al ønskelig tydelighed, da der stadig er en nydelig bølge i højre side af billedet, hvor der burde være fladt vand, hvis teorien var rigtig. Man kan ændre impedansen i ét eller flere punkter; men så sker der bare det, at bølgen reflekteres helt eller delvist, men energien er stadig bevaret!

Eksperimenter bekræfter, at såvel den transmitterede som den reflekterede bølge forsvinder i dette til­fælde. 

Ren vrøvl, som er i strid med energibevarelsen. Det kan kun lade sig gøre, hvis energien i bølgen bliver til varme, og det kræver tab, så hvor er de tabsgivende elementer henne? Nogle perforerede plader eller kantede småsten kunne gøre det langt bedre og langt mere bredspektret. Derfor er bølgebrydere typisk opbygget af en "tilfældig" bunke sten- eller betonblokke for netop at skabe tab. Laver man den i stedet af lodrette vægge, som netop kanalerne på billedet, får man ikke andet end refleksioner, der kan mangedoble bølgehøjden og i visse tilfælde dæmpe eller endog udslukke bølgehøjden, hvilket forskerne så åbenbart forveksler med, at energien er forsvundet. Det er den ikke! Bølger superpositionerer. De adderes ikke sammen, hvilket ville ændre energien!

I et lineært system opfører enhver bølge sig som om, den var den eneste bølge i dette univers, og den forsvinder aldrig, hvis der ikke er nogen tab!

(Skrevet af én, der har arbejdet med refleksioner fra ulineære clampnetværk på transmissionslinjer de sidste over 30 år, har foretaget hundredevis af computersimuleringer og adskillige praktiske målinger og ved, at næsten uden tab kan én bit påvirke de næste bit næsten uendeligt, så systemet skal indstilles uhyre præcist.)

Eksperimenterne er gennemført i en 140 cm lang og 5 cm dyb vandkanal med en bredde på 6 cm, hvor det med en bølgegenerator er muligt at danne vandbølger med frekvenser i området 2,3-3,7 Hz.

Og hvad blev den kanal så afsluttet med i den anden ende, så der ikke kom refleksioner derfra?

 

2
9. december 2023 kl. 16:20
Re: Gammel vin på nye flasker

Der er dog nok en del, ... Det burde dog være muligt at opnå perfekt eller meget høj absorption i et større frekvensområde ved hjælp af mere end to kamre.

Ved ovenstående faldt jeg lidt til ro;)

Apropos: Akustik i kirker, Den har altid været hård. Det er langt udenfor min komfortzone; man kan jo ikke flytte murene[1] i kirker ... jeg er ikke engang sikker på, at jeg forstår, hvordan ideen her, kan anvendes på kystsikring.

[1] Man ikke ikke ændre det indre rum, så vægge over for hinanden ikke er parallelle. Faktisk tror kirkeakustik er med vilje: for at sikre lydudbredelse - det er ret støjende, hvis man bruger trommer eller menigheden finder på at klappe;)

1
9. december 2023 kl. 14:49
Gammel vin på nye flasker

Egentlig er det en metode man ser brugt i køkkener med en mikrobølgeovn. Det er praktisk umuligt at lave en galvanisk tætning ved lågen, så i stedet bruger man en mikrobølgefælde, som gør det ud for den galvaniske tætning.

Med vandbølgerne i en kanal ser man direkte hvordan det fungerer, og det er da interessant nok, men måske ikke epokegørende.

Man kunne overveje at bruge princippet i Grundtvigskirken, som lider af en utrolig dårlig akustik.