Fabriquer n'importe quoi, à partir de n'importe quoi

La capacité que nous supposons

Quatre choses, et la quatrième est celle que personne n'attend.

De la puissance sans facture de carburant. Un dispositif scellé tire une puissance régulière du vide, et la fusion aneutronique dans un réseau fournit à côté une chaleur dense. Trois programmes financés sont sur la paillasse en ce moment — le résonateur optique et Casimir asymétrique de Garret Moddel, la cellule de puissance Casimir de Harold « Sonny » White, et la diode tunnel résonante asymétrique de Charles Chase — et le résumé de Chase est que les trois ne sont qu'une seule idée : fabriquer une asymétrie dans le vide et la laisser produire du travail. Les deux articles de 2020 du NASA Glenn dans Physical Review C, qui rapportent des réactions nucléaires dans un réseau deutéré, sont publiés et relus par les pairs ; le chapitre 12 enseigne la physique de l'écrantage et le chapitre 6 les dispositifs.

Le vide comme force à la surface. La force de Casimir est de la physique acquise — mesurée à environ cinq pour cent en 1997 et environ un pour cent en 1998 — et elle n'est pas uniforme. White prédit la carte de pression à l'intérieur de sa cellule par la méthode des lignes d'univers, et quand Chase a vu pour la première fois le résultat sphère-plan, sa réaction a été que la pression n'est pas uniforme, donc nous devrions pouvoir nous en servir. Ashton Forbes le présente comme une chute d'eau où l'on peut puiser. Aujourd'hui, cette force est une nuisance qui fait coller les mécanismes minuscules. Dans un atelier capable de la façonner, c'est de l'adhérence, du décollement, de l'alignement et de la préhension sans aucune pièce mobile. Le cours sur le champ du point zéro et l'effet Casimir part de zéro.

Des atomes placés par la phase. Le faisceau cohérent d'ondes de matière de Chase et de Mo Armon verrouille les fermions en phase par le potentiel vecteur, en utilisant l'effet Aharonov-Bohm, qui change la phase sans échange d'énergie. Leur objectif annoncé est un faisceau à peu près un million de fois plus puissant qu'un laser, et la résolution de dépôt calculée par Chase est de 0,2 nanomètre — de l'assemblage atomique. La réaction d'Ashton est celle qu'aura chaque lecteur : c'est de l'alchimie. Et sa question la plus aiguë se trouve en dessous — si l'on peut par commande de phase amener des atomes à une chimie nouvelle, pourquoi ne pourrait-on pas aussi abaisser la barrière coulombienne ? Même bouton, autre réglage.

Un poids que l'on peut mettre de côté. Si l'inertie est la réaction du vide à l'accélération — Haisch, Rueda et Puthoff, Physical Review A, 1994 —, alors une halle capable de modifier le vide local peut déplacer une pièce coulée de quarante tonnes comme on déplace une chaise. Salvatore Pais détient un brevet de l'US Navy sur un dispositif de réduction de masse inertielle. Le chapitre 8 l'enseigne, et le cours sur le tenseur métrique enseigne la géométrie dans laquelle tout cela vit.

Effets de premier ordre

La récupération l'emporte sur l'extraction pour presque tous les éléments. Un minerai n'est que de la matière déjà triée. Tout le reste — décharges, scories, résidus, électronique morte, cendres d'un siècle de combustion — est de la matière non triée, et le tri est un coût d'énergie. Supprimez le coût et l'aluminium le moins cher de la Terre est celui qui est déjà à la surface.

La décharge devient la mine. Chaque ville est déjà assise sur cent ans de métaux, de plastiques et de terres rares concentrés. Ce stock cesse d'être un passif entouré d'une clôture et devient la matière première la plus proche de l'usine.

La chaleur de procédé cesse de décider de ce qu'on fabrique. L'acier, le ciment, le verre et les céramiques sont chers à cause du four. Un dispositif scellé et une source de chaleur à fusion dans un réseau retirent entièrement cette ligne du bilan.

Les usines deviennent petites, silencieuses et locales. La taille, dans l'industrie, est largement une façon d'amortir l'énergie et la logistique. Quand ni l'une ni l'autre ne coûte rien, un atelier peut avoir la taille de la demande qu'il sert et se trouver dans la ville qu'il sert, avec de la lumière du jour et sans cheminée.

Les matériaux se choisissent pour ce qu'ils savent faire. Aujourd'hui, choisir un matériau, c'est une dispute permanente avec le coût. Le titane là où le titane a sa place, le verre là où le verre a la sienne, et fini de concevoir en contournant le prix d'un métal.

Effets de deuxième ordre

Le déchet cesse d'être une catégorie. Un matériau que l'on peut toujours défaire et refaire n'est jamais vraiment jeté. Le mot pour une chose cassée devient « stock », pas « ordure ».

Les objets sont faits pour durer, et pour s'ouvrir. L'obsolescence programmée est une réponse au coût de fabrication des remplacements. Quand fabriquer est bon marché mais que le matériau garde une valeur permanente, la conception gagnante est celle qui se démonte proprement et survit un siècle.

Les chaînes d'approvisionnement raccourcissent brutalement. La moitié de ce que fait une chaîne d'approvisionnement moderne consiste à courir après l'énergie bon marché et le tri bon marché à travers la planète. Les deux deviennent locaux, et une route maritime cesse d'être un actif stratégique — avec tout ce que cela signifie pour la paix et la géopolitique.

On cesse de proposer de l'extraction. De nouvelles mines, de nouveaux puits, de nouvelles concessions sous-marines sont proposés parce qu'ils sont l'option bon marché. Ils cessent de l'être, et c'est le cadeau le plus discret et le plus grand que cette technologie fait au monde vivant.

Effets de troisième ordre et au-delà

La science des matériaux cesse d'être le goulot d'étranglement — en construisant sa propre sortie. Salvatore Pais et la source qui se fait appeler Anthony Williams donnent la même réponse à la question de savoir pourquoi cela n'est pas déjà partout : la théorie est dans la littérature depuis un siècle, et c'est la science des matériaux qui la retient. Ashton dit la même chose des dispositifs à énergie. Cela fait de cette page la charnière de toute la thèse. Un atelier capable de placer des atomes à 0,2 nanomètre est l'atelier qui fabrique le prochain résonateur, la prochaine cellule, la prochaine diode. La technologie construit l'outil qui la construit.

La chimie devient un réglage plutôt qu'une recherche. Des atomes à phase commandée qui se combinent de façons nouvelles, ce n'est pas une version plus rapide de l'industrie chimique. C'est un autre rapport au tableau périodique, où la question cesse d'être ce que nous pouvons trouver pour devenir ce que nous aimerions voir exister.

Le problème de matériaux le plus dur que nous connaissions apparaît. Le chiffre d'Eric Davis lui-même pour la raideur de l'espace-temps — l'analogue du module de Young tiré de la constante de couplage gravitationnel — est d'environ dix puissance vingt-cinq, quelque dix-huit ordres de grandeur au-dessus de l'acier. C'est le nombre auquel toute proposition sérieuse de ce domaine doit se confronter, et c'est un nombre de matériaux. L'industrie de cette page est celle qui finira par l'affronter.

Et l'atelier s'étend au-delà de la planète. Sans masse de réaction à emporter et avec la distance elle-même comme grandeur que l'on fabrique, les procédés les plus lourds et les plus sales n'ont plus du tout besoin de se dérouler à l'intérieur d'une biosphère. Espace et exploration suit ce fil.

Une journée dans ce monde

L'atelier de Kwame est une longue pièce claire en bordure d'un bourg, et la chose la plus bruyante à l'intérieur, c'est la bouilloire.

Le stock du matin est arrivé de l'ancienne décharge sur la crête — trois tonnes d'ordures mélangées du vingtième siècle, triées pendant la nuit en bacs d'éléments purs. On lui a répété enfant que cette colline était un sol empoisonné. C'est la raison pour laquelle le bourg a du travail.

Il fabrique des logements de roulement, quarante, pour une pompe à eau à trois vallées de là. L'alliage est choisi pour le travail plutôt que pour le prix, et les surfaces sortent de l'établi avec une finition qui demandait autrefois trois opérations distinctes, parce que l'outillage saisit et relâche par champ seul et ne touche jamais deux fois la pièce.

À onze heures, lui et son apprentie déplacent une pièce coulée de la taille d'une voiture d'un bout à l'autre du sol. Elle la guide d'une main. Elle n'a jamais demandé pourquoi cela marche, et il trouve cela hilarant.

Le déjeuner se prend dehors, sous la fenêtre, parce qu'il n'y a pas de cheminée ni rien dont il faille s'éloigner.

L'après-midi, une caisse arrive de la côte, et à l'intérieur, emballée dans de la laine, se trouve une plaquette de résonateur que son atelier a usinée le mois dernier, revenue du laboratoire qui l'a testée. Elle fonctionne. Il la pose sur l'étagère au-dessus de l'établi, là où vont les bonnes.

Les chiffres qui changent

Le coût pour défaire la matière. Aujourd'hui, la séparation, la fonte et le raffinage sont surtout une facture d'énergie, et c'est pourquoi le recyclage perd contre l'extraction. Dans ce monde, la facture est nulle — pas de carburant à acheter, à transporter ni à soulever — et la récupération gagne d'office.

La force disponible à une surface. L'attraction de Casimir entre plaques parallèles est une pression réelle et calculable, mesurée à environ un pour cent dès 1998, et elle croît fortement quand l'écart se referme. Aujourd'hui, c'est un collage indésirable dans les mécanismes minuscules. Façonnée exprès, comme les cartes de pression non uniforme de White montrent qu'elle peut l'être, c'est un outil.

La résolution de placement. Le chiffre de dépôt calculé par Chase pour le faisceau de matière à phase commandée est de 0,2 nanomètre, avec un objectif de puissance de faisceau d'environ un million de fois celle d'un laser. C'est de l'assemblage à l'échelle de l'atome, issu d'un programme nommé et d'un brevet déposé.

La densité de charge en main. Le brevet de 1991 de Ken Shoulders revendique de dix puissance onze à dix puissance treize électrons maintenus dans environ un micron, et Graham Hubler, autrefois au Naval Research Laboratory, en a publié un mécanisme physique en 2022. Une densité de charge extrême est un instrument de matériaux autant qu'un instrument d'énergie.

La raideur de l'espace-temps. Environ dix puissance vingt-cinq, à peu près dix-huit ordres de grandeur au-dessus de l'acier. Le nombre qui dit exactement la dureté du dernier problème.

Ce qu'il faudrait

Terminer le dispositif. Le résonateur de Moddel, la cellule de White et la diode de Chase travaillent tous à l'intérieur de la règle que Chase énonce lui-même : rien ne sort du vide sans briser une symétrie ou le pousser hors d'équilibre. Chacun fabrique cette asymétrie exprès. Sa première poutre s'est déviée dans le sens espéré, puis s'est révélée contaminée par la contrainte de dépôt dans le film, et les Sandia National Laboratories fabriquent les remplaçantes. Un effet systématique nommé et une prochaine mesure nommée, voilà à quoi ressemble une expérience vivante.

Faire de l'ingénierie Casimir un procédé d'atelier. La force est mesurée et sa dépendance à la géométrie est calculable. La rendre reproductible sur une surface de production — maîtrise de l'écart, contamination, usure, surface — relève de l'ingénierie difficile ordinaire, et aucun obstacle théorique ne barre la route à qui veut commencer.

Construire le faisceau de matière. Chase et Armon ont le mécanisme, le modèle de synchronisation et un brevet. Entre là et une tête de dépôt, il y a les systèmes à vide, l'optique de faisceau, la métrologie et la commande. C'est le chemin le plus direct entre la physique de ce site et une chose que l'on peut vendre.

Amener la réduction d'inertie sur un plancher d'usine. Le chapitre 8 expose le mécanisme de transitoire d'accélération que réclame le brevet de Pais. Manipuler des charges lourdes dans une halle contrôlée est une première cible bien plus douce que le vol, et cela s'amortirait immédiatement.

Former les gens. Un atelier comme celui-ci a besoin de spécialistes des matériaux qui lisent la littérature sur la propulsion et de machinistes qui comprennent la phase. Personne ne les forme aujourd'hui. C'est une ouverture, pas un manque.

Intendance

Exploiter les décharges avant les montagnes. Quand la récupération et l'extraction deviennent toutes deux bon marché, l'extraction reste plus rapide à organiser. Écrivez les règles pour que la décharge soit ouverte en premier et que les fonds marins restent fermés.

Concevoir pour le démontage, par la loi. L'énergie gratuite rend les matériaux permanents possibles ; seule la réglementation les rend normaux. Des fixations plutôt que de la colle, une composition publiée, aucun assemblage scellé.

Garder la fabrication ouverte. Un atelier capable de placer des atomes peut aussi être verrouillé derrière une licence. Le droit de réparer, d'inspecter et de construire soi-même se décide dans la première décennie d'une technologie, pas dans la troisième.

Surveiller ce que l'assemblage atomique peut fabriquer d'autre. Un outil qui compose la matière sur commande compose tout sur commande. Cette conversation devrait être menée par ceux qui le construisent, tôt et en public, plutôt que par des juristes après coup.

Laisser le travail aux villes. De petites usines silencieuses peuvent s'installer n'importe où, donc là où les gens vivent déjà. C'est un choix, et il ne se fera pas tout seul.

Les signaux à surveiller

Une cellule à vide qui fait tourner une machine-outil. Surveillez Moddel, White, Chase et le récupérateur à graphène de Paul Thibado. Le premier dispositif qui alimente un vrai travail devant un deuxième laboratoire lance tout ce qui figure ici.

Des forces de Casimir utilisées exprès dans un produit. Une pince, un palier ou une platine d'alignement qui fonctionne grâce au vide, et non malgré lui, est le moment où cela devient une industrie.

Un résultat de dépôt du programme de faisceau de matière. Tout chiffre de placement publié à partir du faisceau de Chase et d'Armon est le signal que l'assemblage a commencé.

Un matériau récupéré moins cher qu'un matériau vierge. Quand une fonderie achète à une décharge plutôt qu'à une mine, l'économie de cette page est arrivée — et économie et travail retrace ce qui se passe ensuite.