Om konsten att levitera

Publicerat i Folkvett nr 2-3/1998.

Staffan Yngve. En groda har lyckats med det som diverse yogacharlataner brukar stoltsera med: att levitera, sväva fritt. Men grodan tog hjälp av några fysiker och ett magnetfält.

Många har nog drömt om att kunna flyga fritt i rummet som Peter Pan och hans vänner. Peter Pan associeras sannolikt snarare med Walt Disneys klassiska film än med den bok, som bildar litterärt underlag. Med hjälp av den lilla Tingeling lyckades som bekant Peter Pan upphäva verkan av jordens gravitationsfält.

Genom att resa tillräckligt långt bort från jorden har det i rymdåldern varit möjligt för en liten grupp astronauter att komma ifrån jordens gravitation och uppleva sensationen att sväva fritt. Som universitetslektor i teoretisk fysik har jag under åren då och då kommit i kontakt med människor som påstått sig kunna göra om denna prestation på jorden och alltså levitera. Jag minns särskilt en om sin levitationsförmåga tvärsäker filosofie licentiat i ett beteendevetenskapligt ämne, som jag rådde att ta kontakt med namngivna kollegor inom den naturvetenskapliga fakulteten. Det skulle nämligen vara ganska lätt att objektivt konstatera om licentiaten leviterade eller ej även om avståndet till marken vore i det närmaste lika med noll. Vederbörande avböjde emellertid att utsätta sig för kontrollerade experiment.

Under förra året har det lyckats forskare vid Nijmegens laboratorium för studium av effekter av höga magnetiska fält att åstadkomma magnetisk levitation. I ett inhomogent statiskt magnetfält på ca 16 Tesla har en liten groda kunnat sväva fritt. Hur är nu detta möjligt?

I en artikel i förra numret av Folkvett, som behandlar möjligheten av glödvandring, gav jag en förenklad beskrivning genom att betrakta människan såsom till största delen bestående av vatten. Vatten är ett fantastiskt ämne, som ur termodynamisk synpunkt har överlägsna egenskaper för att garantera liv på jorden. Vattnet har emellertid även magnetiska egenskaper som kommer väl till pass, när man vill levitera i ett magnetfält.

Varje vattenmolekyl har ett s k magnetiskt moment, vilket innebär att den fungerar som kompassens magnetnål som riktar in sig efter ett yttre magnetfält. Vid frånvaro av yttre magnetfält är dessa vattnets magnetnålar slumpmässigt riktade men i ett yttre magnetfält riktar de upp sig så att hela vattenmassan får ett kollektivt magnetiskt moment M proportionellt mot den magnetiska fältstyrkan B. Den resulterande kraften på vattenmassan är lika med produkten av M och den rumsliga gradienten av B. Om denna kraft, som grovt uttryckt kan sägas vara kvadratisk i B, blir lika stor som tyngdkraften och motsatt riktad tyngdkraften har vi åstadkommit att kroppen svävar fritt, eftersom den totala kraften på kroppen blir noll. Dessutom måste vi ha en stabil konfiguration så att kroppen är motsträvig mot försök att rubba den från det läge där den svävar. En noggrannare beräkning utförd av Michael Berry vid University of Bristol ger vid handen att magnetfält kring 10 Tesla skulle vara nog för att få mindre djur att sväva. Observera dock att magnetfälten måste vara inhomogena, dvs. ha varierande styrka när vi förflyttar oss vertikalt. Om bara konfigurationen har tillräckliga dimensioner så att kroppen får plats behövs det inte större magnetfält för att lyfta en större kropp med samma vattenkoncentration. Detta beror på att en större volym ger proportionellt fler magnetnålar, dvs. det totala magnetiska momentet M är proportionellt mot volymen.

Vad hände med den leviterande grodan? Överlevde den experimentet? Enligt närvarande observatörer såg den lilla grodan ut att ha det bra i magneten och den förenade sig efter experimentet med sina grodkamrater på den biologiska institutionen.

Vad skulle hända med en människa som placeras i ett yttre magnetfält om ca 20 Tesla? Frågar man miljö- och hälsoskyddsförvaltningen i någon av våra större städer efter gränsvärden för yttre magnetfält så har man enligt den så kallade försiktighetsprincipen satt gränsvärdet för tillskott av magnetfält (utöver det jordmagnetiska) till 0,2 mikrotesla. Det nödvändiga magnetfältet för levitation ligger 100 000 000 gånger (ett hundra miljoner gånger) högre än detta gränsvärde. Trots detta skulle jag personligen inte vara rädd för att anmäla mig som Peter Pans efterföljare och bli den första människan i världen som leviterar. Exponeringen av magnetfält i storleksordningen 1 Tesla används i diagnostiskt syfte utan konstaterade bieffekter. Möjligen kan vid ett levitationsexperiment vissa spänningar uppstå så att t ex begreppet ansiktslyftning får en ny dimension.

Än så länge är dock de starkaste magneterna alldeles för trånga för att andra djur än små grodor och liknande skall kunna få plats.

Staffan Yngve är docent i teoretisk fysik vid Uppsala universitet.