Физики из Университета Юты придумали способ маскировки крупных предметов. Но можно ли действительно добиться полной невидимости объекта?
Сегодня ученые предлагают скрывать объект несколькими путями. Например, с помощью метаматериалов. Их свойства зависят как от их химического состава, так и от структуры. То есть важно не только из чего, но и как сделан материал. Метаматериалы могут искривлять падающие на предмет лучи света таким образом, что он становится невидимым. Эта идея была обыграна еще автором "Человека-невидимки" Гербертом Уэллсом. Один из недостатков этого метода заключается в том, что с помощью метаматериала можно скрыть лишь очень небольшие предметы, размером в несколько сантиметров.
Но физики из университета Юты в журнале Optics Express заявили, что нашли способ сокрытия больших объектов. Для этого они предлагают сделать вокруг объекта, который надо скрыть, несколько излучателей волн – электромагнитных или звуковых - в зависимости от среды, в которой находится объект. Излучаемые волны будут взаимодействовать с падающей волной – например, волной радара или сонара - так, чтобы получившаяся в итоге волна обогнула объект. Тогда предмет почти любого размера станет невидимым для обнаруживающего прибора. Таким образом группа сделала серьезную заявку на решение проблем в сфере безопасности, связанных с маскировкой объектов.
Насколько близка эта идея к воплощению, мы попросили оценить профессора Университета Аризоны, ведущего научного сотрудника Института теоретической физики им. Ландау Ильдара Габитова:
- Это пока еще рекламная заявка. Вот как было с метаматериалами, когда научились с их помощью скрывать объект? Создали такое распределение лучей (а для этого так изменили свойство материала), чтобы до объекта поле было ровно таким же, как если бы этого объекта не было. Тогда возник такой подход - он был основан на том, что при помощи метаматериалов изменяли показатель преломления. Но проблема в том, что такие метаматериальные свойства работают в очень узком диапазоне. То есть в одном диапазоне электромагнитных волн такая невидимость есть, а в других – нет. Идея ученых из Юты опять решает проблемы маскировки объекта в очень узком диапазоне. И тут остается масса всяких ограничений, связанных со спектром, с поглощением. То есть до реального воплощения идеи еще очень далеко.
Получается, что пока новая технология "cloaking", то есть технология маскировки, которую предлагают ученые из Юты, так и не позволяет маскировать объекты в разных диапазонах.
По мнению Ильдара Габитова, куда ближе к решению проблемы маскировки подошли физики в области микроэлектроники. Это касается проблемы скрытия дефектов в сложных приборах, поясняет он:
- Сейчас технология позволяет создавать довольно сложные оптоэлектронные устройства, которые изготавливают из тонких пленок тонкими методами. Но поскольку речь идет о предельных размерах, эти объекты очень маленькие, и, конечно, возникают дефекты. Для того, чтобы эти дефекты не проявлялись при работе приборов, надо бы сделать эти дефекты неощутимыми, а значит – невидимыми. И вот в этом случае технология "cloaking" позволяет создать иллюзию, что такие дефекты отсутствуют и как бы снизить влияние на работу приборов.
Наиболее перспективным способом маскировки в этой области Ильдар Габитов считает метод трансформационной оптики:
- Возникла новая область – трансформационная оптика. И это уже серьезно. В США уже несколько агентств начали финансировать работы в этом направлении. И они уже сулят большие выгоды. Суть такая. Как, например, работает современная оптика? Это очень хороший материал, с хорошими оптическими свойствами и очень сложной поверхностью. Благодаря этой сложной поверхности лучи преломляются определенным образом, собираются там, где нам нужно. С появлением новых материалов стало возможно создавать заданные свойства оптической среды. То есть геометрические свойства среды структурно меняются таким образом, что вместо сложных поверхностей стало можно брать совсем простые, скажем, пластинку. Но в этой пластинке показатель преломления меняется таким образом, что он действует как линза. То есть таким образом можно использовать очень простые геометрические фигуры для того, чтобы достигать желаемого эффекта, пользуясь специальным распределением оптических свойств.
Другая область, где также применяют метод трансформационной оптики, это - астрофизика, продолжает ученый:
- В трансформационной оптике создаются объекты, которые как бы иллюстрируют работу «черных дыр», или иллюстрируют работу кривизны пространства в общей теории относительности. Имеется в виду, что свет вблизи гравитирующих масс искривляет свое движение. Такой же эффект достигается за счет изменения оптических свойств. В этом направлении происходит довольно большая деятельность.
А что же делать с маскировкой военных объектов? Ведь интерес к технологии "cloaking" в обществе вызван, прежде всего, проблемами безопасности. Ильдар Габитов убежден, что пока это более рекламный трюк, нежели реальное решение каких-либо задач:
- Термин "невидимость" используется сейчас как некий инструмент привлечения финансирования, потому что он очень привлекателен своей понятностью. Налогоплательщику сразу ясно, на что идут его деньги. Пока в этой сфере работы далеки от реализации. Просто это популярная тема, под которую деньги давали и дают. Ну и, конечно, в связи с Гарри Потером и платками-невидимками, шапками- невидимками…. Это все очень привлекает внимание.
Следовательно, пока ученым лучше удается скрывать объекты в мирных целях. И, похоже, этот тот случай, когда промедление в решении научной задачи не вызывает досады или сожаления.
Сегодня ученые предлагают скрывать объект несколькими путями. Например, с помощью метаматериалов. Их свойства зависят как от их химического состава, так и от структуры. То есть важно не только из чего, но и как сделан материал. Метаматериалы могут искривлять падающие на предмет лучи света таким образом, что он становится невидимым. Эта идея была обыграна еще автором "Человека-невидимки" Гербертом Уэллсом. Один из недостатков этого метода заключается в том, что с помощью метаматериала можно скрыть лишь очень небольшие предметы, размером в несколько сантиметров.
Но физики из университета Юты в журнале Optics Express заявили, что нашли способ сокрытия больших объектов. Для этого они предлагают сделать вокруг объекта, который надо скрыть, несколько излучателей волн – электромагнитных или звуковых - в зависимости от среды, в которой находится объект. Излучаемые волны будут взаимодействовать с падающей волной – например, волной радара или сонара - так, чтобы получившаяся в итоге волна обогнула объект. Тогда предмет почти любого размера станет невидимым для обнаруживающего прибора. Таким образом группа сделала серьезную заявку на решение проблем в сфере безопасности, связанных с маскировкой объектов.
Насколько близка эта идея к воплощению, мы попросили оценить профессора Университета Аризоны, ведущего научного сотрудника Института теоретической физики им. Ландау Ильдара Габитова:
- Это пока еще рекламная заявка. Вот как было с метаматериалами, когда научились с их помощью скрывать объект? Создали такое распределение лучей (а для этого так изменили свойство материала), чтобы до объекта поле было ровно таким же, как если бы этого объекта не было. Тогда возник такой подход - он был основан на том, что при помощи метаматериалов изменяли показатель преломления. Но проблема в том, что такие метаматериальные свойства работают в очень узком диапазоне. То есть в одном диапазоне электромагнитных волн такая невидимость есть, а в других – нет. Идея ученых из Юты опять решает проблемы маскировки объекта в очень узком диапазоне. И тут остается масса всяких ограничений, связанных со спектром, с поглощением. То есть до реального воплощения идеи еще очень далеко.
Получается, что пока новая технология "cloaking", то есть технология маскировки, которую предлагают ученые из Юты, так и не позволяет маскировать объекты в разных диапазонах.
По мнению Ильдара Габитова, куда ближе к решению проблемы маскировки подошли физики в области микроэлектроники. Это касается проблемы скрытия дефектов в сложных приборах, поясняет он:
- Сейчас технология позволяет создавать довольно сложные оптоэлектронные устройства, которые изготавливают из тонких пленок тонкими методами. Но поскольку речь идет о предельных размерах, эти объекты очень маленькие, и, конечно, возникают дефекты. Для того, чтобы эти дефекты не проявлялись при работе приборов, надо бы сделать эти дефекты неощутимыми, а значит – невидимыми. И вот в этом случае технология "cloaking" позволяет создать иллюзию, что такие дефекты отсутствуют и как бы снизить влияние на работу приборов.
Наиболее перспективным способом маскировки в этой области Ильдар Габитов считает метод трансформационной оптики:
- Возникла новая область – трансформационная оптика. И это уже серьезно. В США уже несколько агентств начали финансировать работы в этом направлении. И они уже сулят большие выгоды. Суть такая. Как, например, работает современная оптика? Это очень хороший материал, с хорошими оптическими свойствами и очень сложной поверхностью. Благодаря этой сложной поверхности лучи преломляются определенным образом, собираются там, где нам нужно. С появлением новых материалов стало возможно создавать заданные свойства оптической среды. То есть геометрические свойства среды структурно меняются таким образом, что вместо сложных поверхностей стало можно брать совсем простые, скажем, пластинку. Но в этой пластинке показатель преломления меняется таким образом, что он действует как линза. То есть таким образом можно использовать очень простые геометрические фигуры для того, чтобы достигать желаемого эффекта, пользуясь специальным распределением оптических свойств.
Другая область, где также применяют метод трансформационной оптики, это - астрофизика, продолжает ученый:
- В трансформационной оптике создаются объекты, которые как бы иллюстрируют работу «черных дыр», или иллюстрируют работу кривизны пространства в общей теории относительности. Имеется в виду, что свет вблизи гравитирующих масс искривляет свое движение. Такой же эффект достигается за счет изменения оптических свойств. В этом направлении происходит довольно большая деятельность.
А что же делать с маскировкой военных объектов? Ведь интерес к технологии "cloaking" в обществе вызван, прежде всего, проблемами безопасности. Ильдар Габитов убежден, что пока это более рекламный трюк, нежели реальное решение каких-либо задач:
- Термин "невидимость" используется сейчас как некий инструмент привлечения финансирования, потому что он очень привлекателен своей понятностью. Налогоплательщику сразу ясно, на что идут его деньги. Пока в этой сфере работы далеки от реализации. Просто это популярная тема, под которую деньги давали и дают. Ну и, конечно, в связи с Гарри Потером и платками-невидимками, шапками- невидимками…. Это все очень привлекает внимание.
Следовательно, пока ученым лучше удается скрывать объекты в мирных целях. И, похоже, этот тот случай, когда промедление в решении научной задачи не вызывает досады или сожаления.
