Недавно ученые-исследователи познакомили нас с третьей верностью жизни, прямо за смертью и налогами: любой, кто сообщает о невидимых технологиях, должен упомянуть Гарри Поттера.
Выполнив это обязательство, я теперь раскрываю - без малейшей гордости - что я никогда не читал ни одной из книг, в которых снялся этот молодой волшебник. Но, очевидно, у парня есть плащ, который делает его невидимым, и вышеупомянутые авторы любят размышлять, играет ли этот фантастический персонаж по фактическим правилам науки. Я предпочитаю знать, когда мы можем смахнуть Мастера Поттера с глаз долой и, следовательно, с ума.
Если я хочу спрятать объект, скажем, популярную фэнтезийную книгу в центре экрана дисплея, у меня есть несколько вариантов. Я могу украсть это, когда я думаю, что никто не смотрит. Или, если я предпочитаю свою квартиру тюрьме, я могу накрыть книгу каким-то плащом, чтобы стол просто казался пустым.
Чтобы сделать это, мне нужно управлять светом, который течет по столу, словно путешествуя по клетчатой дорожной сетке. Полностью остановить свет было бы довольно сложно. Вместо этого я могу перенаправить эту сетку и изменить путь, по которому идет свет - и в процессе изменить то, что он освещает.
Думайте о свете как о машине, едущей по одной из линий этой транспортной сети. Его цель - добраться от одного конца стола до другого. Когда он достигает середины, он освещает книгу.
Теперь предположим, что кто-то замыкает полосу движения в центре сетки. В этом случае наша легкая машина должна объехать центр, пропуская книгу. В этом сценарии свет все равно достигнет другого конца стола, но он не сможет ударить бестселлера в середине.
Однако изменить путь света немного сложнее, чем сделать поворот машины. Электромагнитные волны, такие как свет, жестко следуют за исходной, клетчатой транспортной сеткой. Материалы, способные изменить путь света, не существуют в природе, за редким исключением. Но с помощью новой технологии инженеры могут создавать крошечных гаишников, называемых метаматериалами, которые излучают свет в необычных направлениях. Прямо сейчас эти метаматериалы принимают форму крошечных металлических катушек и стержней.
Отсюда ясно, как спроектировать плащ-невидимку. Шаг первый: собрать эти метаматериалы с отверстием в центре. Шаг второй: поместите нужную книгу в это отверстие. Шаг третий: видите - или не видите - вихрь света прямо вокруг очкарика в очках.
Независимо от того, откуда человек наблюдает, эффект остается верным: как только свет завершает свой обходной путь вокруг плаща, он возобновляет нормальный решетчатый путь и выглядит так, как будто он никогда не отклонялся.
Ученые проверили эту идею, поместив объект внутри такого плаща и запустив микроволновый свет в его направлении. Когда они собирали пространственные данные о микроволнах, информация создавала картину, которая выглядела так, как будто свет продолжал беспрепятственно идти по его пути.
Здесь, однако, мы сталкиваемся с небольшим разочарованием. Микроволновый свет не может обнаружить ничего меньшего, чем его длина волны (около дюйма), такого как метаматериалы. Но люди не видят в микроволновках; мы видим цвета с гораздо меньшими длинами волн в масштабе нанометров. Таким образом, сокрытие объекта от человеческого зрения потребовало бы метаматериалов, значительно меньших, чем их нынешний размер.
Проблема усугубляется. Чтобы свет распространялся вокруг плаща и возвращался на свой первоначальный путь, он должен на короткое мгновение двигаться быстрее скорости света. Ученые могут добиться этого усиления на одной частоте света, но система выходит из строя, когда задействованы несколько цветов. Так что, хотя можно было бы замаскировать немного желтого в полосатом шарфе молодого Поттера, красный, к сожалению, останется.
Наконец, рассеивание света вокруг плаща требует точного размещения метаматериалов. Это хорошо, если мы хотим замаскировать неподвижный объект, но чрезвычайно затрудняем сохранение движущегося объекта невидимым - проблема, учитывая, как быстро эти книги вылетают с полки.
Итак, мы столкнулись с неудачной «Уловкой-22» (книгой, которую мы никогда не посмели бы скрыть): мы можем надеяться, что невидимая технология станет более эффективной, но если это произойдет, мы должны принять неизбежные научные статьи, ссылающиеся на то, кто вы знаете, кто,
Настоящим Заинтересованным мыслителем, стоящим за этой колонкой, был инженер Дэвид Р. Смит из Университета Дьюка, чей величайший акт невидимости может заключаться в том, как он обходит вопрос, когда у нас будет полностью рабочий плащ.
Есть идея, о которой стоит задуматься? Отправьте его на
