Первым делом самолеты

Сделан еще один шаг на пути к невидимости

Уникальная компьютерная модель, разработанная французскими и британскими математиками из Ливерпульского университета (University of Liverpool), показывает принципиальную возможность создания объектов размером с самолет или субмарину, которые казались бы невидимыми даже с небольшого расстояния (публикация в американском научном журнале Optic Letters).

Напомним, что ученые сравнительно недавно уже смогли продемонстрировать "в натуре" что-то вроде "бобины-невидимки", покрытой так называемыми "метаматериалами" ("metamaterials") - хитроумными микроскопическими паттернами в меди и стекловолокне, столь замысловатым образом искривляющими электромагнитное излучение, что удается полностью скрыть заключенный внутри объект, показывая вместо него практически пустое место. Правда, речь тогда шла не об оптическом диапазоне, а о микроволновом излучении, поскольку элементы метаматериала, управляющие ходом лучей - т.е. структуры с экзотическими электромагнитными свойствами - должны быть гораздо меньше длины "просвечивающей" волны, и с длинноволновым излучением работать гораздо проще. К тому же "невидимым" предмет казался лишь наблюдателям, находящимся в определенной плоскости... Да и невидимость была не совсем безупречная - положение скрытого предмета выдавала небольшая "тень". Еще одно ограничение заключалось в том, что ученые до сих пор могли заставить казаться невидимыми лишь достаточно отдаленные от наблюдателя объекты.

А вот теперь математик из Ливерпуля Себастьян Генно (Sébastien Guenneau) совместно с Фредериком Золлой (Frédéric Zolla) и профессором Андре Николе (André Nicolet) из Университета Марселя с помощью специально разработанной компьютерной модели GETDP (General Environment for the Treatment of Discrete Problems - программная среда для получения числовых решений интегро-дифференциальных уравнений, связанных с физическими задачами определенного типа) доказал, что объекты, наделенные невидимостью, могут быть скрыты даже с близких расстояний. И когда-нибудь все это станет справедливо не только для когерентных монохромных пучков, но и для привычного всеволнового диапазона.

Разумеется, применение подобных материалов могло бы совершить настоящий переворот в военных технологиях - прежде всего при конструировании реактивных истребителей и субмарин, а затем, возможно, и в качестве индивидуального камуфляжа каких-нибудь спецподразделений (они смогут выпрыгивать прямо из воздуха, как Хищник из одноименного фильма). По мнению британцев, ждать этого момента осталось уже совсем недолго - лет за десять инженеры должны управиться с чисто техническими проблемами, и поэтому у многих комментаторов теперь вызывает удивление открытость, с которой математики делятся своими разработками, давно уже интересующими военных... Вероятно, эта тематика пока не подверглась тотальному засекречиванию просто в силу своей видимой абстрактности и фантастичности.

По мнению Генно, форма и структура самолетов делают их идеальными объектами для сокрытия, ведь техника обладает жесткой конструкцией и ее движения легко алгоритмизовать. С людьми и животными такой фокус уже не пройдет - там должны возникнуть большие трудности, поскольку движения в таком случае малопредсказуемы, и плащ-невидимка в том виде, в каком он теперь мыслится, не в силах их будет эффективно скрывать: живое существо легко выдаст любое внезапное движение. То есть плащ вроде того, что носил Гарри Поттер, все еще невозможен, но разработчики в этом направлении продолжают двигаться.

В принципе, в природе уже есть объекты, которые путем искривления метрики пространства-времени (в полном согласии с Общей теорией относительности Эйнштейна), способны искривлять световые лучи, заставлять их огибать предметы (речь о массивных звездах и квазизвездных объектах). Примерно такая же задача стоит и перед метаматериалами, разделяющими свет на два или большее число огибающих тело потоков и в результате приводящих к новой волновой картине, имитирующей для внешнего наблюдателя состояние без маскируемого предмета. В Британии, Франции и США эти исследования проводятся, в частности, под руководством профессора физики сэра Джона Пендрая (John Pendry) из Лондонского имперского колледжа (Imperial College London).

"До сих пор было неясно, могут ли фотоны (то есть световые кванты) "дробиться", формируя новые световые волны, когда источник света находится достаточно близко к маскируемому объекту. Если мы используем обычные оптические модели, в которых свет имитируется движением световых пучков, то на небольших расстояниях происходят сбои, и объект перестает быть полностью невидимым. Однако при переходе к волновой картине этих процессов мы убеждаемся, что невидимость может быть сохранена", - так несколько туманно доктор Генно поясняет суть новых достижений математиков. Возможно, здесь имеются в виду чисто волновые по своему происхождению эффекты, когда даже один фотон может пройти сразу несколькими вроде бы "взаимоисключающими" путями - в силу неприменимости понятия траектории к элементарным частицам.

Источники:

Scientists step closer to realising invisible technology - University of Liverpool - Newsroom - Press releases

'Invisible' Objects Closer - Photonics.Com

Scientists Close to Creating Invisibility - UPI

Ссылки:

Возможность существования плаща-невидимки сведена к математической теореме

IT-байки: О невидимости, мнимой и настоящей

Ученые изобрели "плащ-невидимку"!

Метаматериалы вплотную подошли к оптическому диапазону

Электронную линзу Веселаго можно изготовить из графена

Как приготовить пули из медленного света

В поисках суперлинзы

Оптический "нано-тюль" выходит в видимый дипазон

The Science Fact and Fiction of Invisibility

Cloaking device - Wikipedia