По состоянию на 6 июля 10:30
Заболевших687 862
За последние сутки6 611
Выздоровело 454 329
Умерло10 296
Общество
Лента новостей
Лента новостей
Сегодня
Политика
Общество
Бизнес
Культура
Сделано Русскими
Личные связи
О проекте
Редакция
Контакты
Размещение рекламы
Использование материалов
Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 – 65733 выдано Роскомнадзором 20.05.2016.
Новости Общество
Русская планета
Общество

Видимо-невидимо

Физики еще на шаг приблизились к созданию «плаща-невидимки»

Илья Носырев
24 июля, 2016 15:00
8 мин

Янг Хао. Фото: watchtoweronline.ne

На днях британские оптики поведали миру о том, что им удалось разработать ткань, способную делать невидимой глазу объемные предметы небольшого размера. Новый удивительный материал заставил человечество вспомнить — теперь на вполне научном уровне — об одной из своих древнейших фантазий.
Скрывающие своего обладателя от посторонних глаз плащи и шапки встречаются в сказках и мифах, созданных еще тысячелетия назад. А живший в 4 веке до нашей эры философ Платон даже построил целую этическую концепцию на легенде о пастухе Гиге, нашедшем кольцо невидимости: честный и незлобивый пастух, осознав свою безнаказанность, принялся делать окружающим пакости — и закончил тем, что убил царя и заставил вдову-царицу выйти за себя замуж. Платон этим примером доказывал, что люди по природе своей злы — добрыми их делает лишь контроль общества. Так это или не так, но во все времена люди вожделели  невидимости именно для превосходства над окружающими.
С физической точки зрения невидимость не является чем-то удивительным и невозможным: еще уэллсовский человек-невидимка, рассказывая о своих опытах, отмечал, что многие обитатели моря абсолютно прозрачны в воде. Во времена, когда был написан этот роман, физики еще не представляли, что видимый нашему глазу спектр — лишь узкая часть всего диапазона электромагнитных волн. Самолеты, сделанные по технологии «Стеллс», и современные корабли невидимы в радиоспектре, да и сам человек почти прозрачен в рентгеновских лучах. Пропускают наши ткани и некоторую часть обычного света: об этом знает любой ребенок, в детстве совавший в рот фонарик и пугавший друзей красными светящимися щеками.
Чтобы быть полностью невидимым, предмет должен пропускать свет, не отражая его, не преломляя и не рассеивая. С первым «не» справиться можно, а вот с другими двумя возникает загвоздка. Большинство твердых тел непрозрачны по той простой причине, что лучи света не могут пройти через плотный строй атомов. И напротив, многие жидкости и газы прозрачны именно потому, что свету легче пройти сквозь «щели» между их не связанными жестко атомами, эти расстояния больше, чем длина волны видимого света.
Однако есть способ заставить и твердые предметы пропускать свет. Легко заметить, например, что прозрачными являются многие кристаллы, а также стекло и прозрачный пластик. Всем этим веществам и материалам помогают пропускать свет особенности их структуры – между их атомами много путей, по которым луч света может проходить, не отражаясь. И все же кристаллы, стекло и пластик видны нашему глазу, поскольку они преломляют и рассеивают свет. И лишь несколько лет назад появилась возможность справиться с этим затруднением.
На помощь ученым пришли метаматериалы — композиционные материалы, чья особая структура наделяет их не встречающимися в природе свойствами. В частности, некоторые из таких материалов обладают отрицательным показателем преломления света. Если сделать из такого материала ткань, то свет будет как бы струиться внутри нее, обтекая спрятанный под ней предмет и показывая наблюдателю то, что находится позади него. Свет идет внутри метаматериала по специально выложенным их проектировщиками путям — в перспективе можно выстроить маршруты микроволн таким образом, чтобы материал не давал ни лишних бликов, ни теней. Это уже полная невидимость.
Возможность создавать метаматериалы была теоретически предсказана в работе советского физика Виктора Веселаго в 1967 году, но практически их начали разрабатывать лишь полвека спустя, в 2006 году, причем исследования финансировала небезызвестная DARPA — Агентство перспективных исследовательских проектов Минобороны США. Вовсе не случайно этим занимаются военные. «Камуфляж из метаматериалов уже в ближайшей перспективе может сделать солдат практически невидимыми — солдат будет крайне трудно заметить в реальной обстановке боя, и целиться, и стрелять по живым мишеням противнику станет намного сложнее, — говорит кандидат физико-математических наук Алексей Мордвинов. — В большинстве случаев, кстати, полная невидимость и не нужна: вспомните, например, что даже костюмов цвета хаки вполне достаточно, чтобы солдаты были незаметны в лесу. Любой, даже самый несовершенный «невидимый» материал сделает камуфляж намного более полезным».
На этой неделе физики подошли еще на шаг к созданию шапок-невидимок: команда ученых под управлением профессора Янга Хао из  Лондонского университета королевы Марии, опубликовала в журнале Scientific Reports результаты своих многолетних экспериментов по управлению электромагнитными волнами в материалах. Используя материал, сделанный из 7 сверхтонких слоев, каждый из которых обладает собственными характеристиками, ученые сумели полностью спрятать под ним металлический предмет размером с теннисный мяч. Более крупные предметы, имеющие к тому же неправильную форму, скрывать удается намного хуже — возникают неожиданные блики и тени, а также искажения фона, но сами физики считают, что справиться с затруднениями в дальнейшем будет возможно. Примечательно, что ткань способна управлять потоками волн различной длины — т.е., она позволяет прятать предметы не только от глаз, но и от детекторов радиоволн. «Можно сделать метаматериалы, которые были бы прозрачны не только для видимого света, но и одновременно, например, для инфракрасного излучения, а также для радиоволн различной длины, — говорит Мордвинов. — Солдаты в костюмах из такого материала и военная техника будут грозным оружием: ведь их нельзя будет увидеть в тепловизоры и нельзя будет найти с помощью радаров».
Впрочем, вполне может оказаться, что метаматериалы окажутся тупиковым путем к невидимости — многие физики критично оценивают возможности достичь подлинной, совершенной невидимости с их помощью: при движении людей, одетых в камуфляж, фон за ними будет искажаться как в линзе, и их будет легко заметить. «Даже в самом лучшем случае это будет похоже на кадры из фантастического боевика «Хищник», где инопланетянин в «невидимом» костюме был все-таки виден с близкого расстояния», — говорит Мордвинов.
Истребитель F-35A Lightning II, сделанный по технологии «Стеллс»
Истребитель F-35A Lightning II, сделанный по технологии «Стеллс». Фото: Connor J. Marth / Zuma / TASS
Как предсказывает специалист по оптике из Университета Рочестера Джозеф Чой, намного более перспективной может оказаться «цифровая невидимость»: применение одежды, напичканной крошечными оптическими датчиками, чувствующими свет и анализирующими длину его волн. Одновременно такая одежда будет являться своего рода гибким телеэкраном: иметь поверхность, сложенную из мельчайших пикселей. Улавливая лучи, отраженные находящимися за спиной человека предметами, встроенный в одежду процессор будет формировать на обратной стороне костюма достоверное изображение этих предметов, делая вид, что человека между наблюдателем и фоном нет. Правда, чтобы полностью спрятать человека, такой одежде придется одновременно формировать картинку со всех сторон. Однако это не является принципиально невозможным. Огромным плюсом такой одежды станет то, что режим невидимости можно будет произвольно включать и выключать.
Трудно представить себе мир, в котором делающая невидимым одежда станет такой же распространенной, как обычная. Мужчины смогут прятать прогуливающихся с ними любовниц, женщины — незаметно прошмыгивать мимо знакомых, которых не хотят видеть, сотрудники — тихо улепетывать из офисов под носом у начальства. Правда, и для злоумышленников такая одежда откроет большие возможности — воры и грабители смогут незаметно «срезать» кошельки и проникать в дома вслед за замешкавшимся хозяином. Увы, наверняка вооружатся «плащами-невидимками» и террористы: махать топором, когда тебя никто не видит, куда сподручнее.
темы
8 мин