Ostatnio pisarze naukowi wprowadzili nas w trzecią pewność życia, tuż za śmiercią i podatkami: każdy, kto donosi o niewidzialnej technologii, musi wspomnieć o Harrym Potterze.
Wypełniwszy ten obowiązek, ujawniam teraz - bez odrobiny dumy - że nigdy nie czytałem żadnej książki z udziałem tego młodego czarodzieja. Ale najwyraźniej chłopak ma płaszcz, który czyni go niewidzialnym, a wspomniani pisarze lubią zastanawiać się, czy tę fantastyczną postać grają według faktycznych zasad nauki. Wolę wiedzieć, kiedy możemy pozbyć się Mistrza Pottera poza zasięgiem wzroku, a zatem z umysłu.
Jeśli chcę ukryć obiekt - powiedzmy popularną książkę fantasy na środku stołu - mam kilka opcji. Mogę go ukraść, kiedy myślę, że nikt nie patrzy. Lub, jeśli wolę mieszkanie od więzienia, mogę przykryć książkę jakimś płaszczem, aby stół wydawał się pusty.
Aby to zrobić, muszę manipulować światłem, które przesuwa się po stole, jakby podróżowało wzdłuż szachownicy. Całkowite zatrzymanie światła byłoby raczej trudne. Zamiast tego mogę przekierować tę siatkę i zmienić ścieżkę światła - a tym samym zmienić to, co oświetla.
Pomyśl o świetle jak o samochodzie jadącym na jednej z linii w tej siatce ruchu. Jego celem jest przejście od jednego końca stołu do drugiego. Kiedy osiągnie środek, oświetla książkę.
Załóżmy teraz, że ktoś ustawia koło ruchu na środku siatki. W takim przypadku nasz lekki samochód musi objechać środek, omijając książkę. W tym scenariuszu światło nadal docierałoby do drugiego końca stołu, ale nie trafiłoby w najlepiej sprzedającego się czarodzieja pośrodku.
Zmiana ścieżki światła jest jednak nieco trudniejsza niż skręcanie samochodu. Fale elektromagnetyczne, takie jak światło, sztywno podążają za oryginalną szachownicą siatki ruchu. Materiały zdolne do zmiany ścieżki światła nie istnieją w naturze, z kilkoma wyjątkami. Ale dzięki nowej technologii inżynierowie mogą tworzyć maleńkich policjantów ruchu drogowego, zwanych metamateriałami, które zginają światło w nienormalnych kierunkach. Obecnie te metamateriały przybierają postać maleńkich metalowych cewek i prętów.
Stąd schemat projektowania peleryny-niewidki jest jasny. Krok pierwszy: złóż te metamateriały z otworem pośrodku. Krok drugi: umieść żądaną książkę w tym otworze. Krok trzeci: zobacz - lub nie zobacz - światło wiruje wokół zjawiska w okularach.
Bez względu na to, z której osoby patrzysz, efekt jest prawdziwy: gdy światło osiągnie swoją obwodową trasę wokół peleryny, wznawia normalną ścieżkę podobną do siatki i wygląda, jakby nigdy się nie zbłądziła.
Naukowcy przetestowali ten pomysł, umieszczając przedmiot w takim płaszczu i strzelając w jego kierunku światłem mikrofalowym. Kiedy zebrali dane przestrzenne na temat mikrofal, informacje stworzyły obraz, który wyglądał, jakby światło nie zakłócało swojej ścieżki.
Tutaj jednak pojawia się odrobina frustracji. Światło mikrofalowe nie może wykryć niczego mniejszego niż jego długość fali - około cala - takiego jak metamateriały. Ale ludzie nie widzą w kuchenkach mikrofalowych; widzimy kolory o znacznie mniejszych długościach fal, w skali nanometrów. Zatem ukrycie obiektu przed ludzkim wzrokiem wymagałoby metamateriałów znacznie mniejszych niż ich obecny rozmiar.
Problem się pogarsza. Aby światło przemieszczało się wokół peleryny i powróciło do pierwotnej ścieżki, musi przez krótką chwilę poruszać się szybciej niż prędkość światła. Naukowcy mogą osiągnąć to przyspieszenie przy jednej częstotliwości światła, ale system psuje się, gdy w grę wchodzi kilka kolorów. Tak więc, chociaż może być możliwe zamaskowanie żółtego w pasiastym szaliku młodego Pottera, czerwony niestety pozostanie.
Wreszcie, kierowanie światła wokół peleryny wymaga precyzyjnego umieszczenia metamateriałów. To dobrze, jeśli chcemy ukryć nieruchomy przedmiot, ale sprawia, że niezwykle trudno jest ukryć poruszający się obiekt - problem, biorąc pod uwagę, jak szybko te książki spadają z półki.
Mamy więc do czynienia z niefortunnym Catch-22 (książką, której nigdy nie ośmielilibyśmy się maskować): możemy mieć nadzieję, że niewidzialna technologia stanie się bardziej wydajna, ale jeśli tak, musimy zaakceptować nieuniknione artykuły naukowe nawiązujące do Ciebie, wiesz, kto .
Prawdziwym życzliwym myślicielem tej kolumny był inżynier David R. Smith z Duke University, którego największym aktem niewidzialności może być sposób, w jaki omija on pytanie, kiedy otrzymamy w pełni operacyjny płaszcz.
Masz pomysł, o którym należy pomyśleć życzliwie? Wyślij do
