Дірка-невидимка

 

 

Прихильники фантастики та народних казок мають бути задоволені. В 2006 році науковці під керівництвом професора Девіда Сміта з університету Дюка (США) довели спочатку теоретично, а потім і за допомогою експерименту, що навколишні речі можна зробити невидимими.

 

 

Ми бачимо речі завдяки тому, що світло відбивається від їхньої поверхні та потрапляє нам в очі. Так само радар знаходить цілі в небі – його сигнал відбивається від корпусу літака. Й видиме світло, і радіохвиля від радара є прикладом електромагнітних хвиль, що відрізняються лише своєю частотою.

 

Фізикам із Дюка в своєму експерименті вдалося сховати від випромінювання невеликий мідний циліндр. Вони «одягнули» на нього спеціальну оболонку, яка змінила фізичні характеристики електромагнітного поля навколо предмета таким чином, що хвилі оминули його, неначе їм нічого не заважало. Такий собі своєрідний плащ-невидимка.

 

Однак поки приховати щось у такий спосіб від людських очей неможливо – умови експерименту занадто спрощені. По-перше, циліндр опромінювали хвилею лише однієї частоти, яка, до того ж, відрізняється від діапазону частот видимого світла. Відверто кажучи, в своєму експерименті вчені використали хвилю, близьку до тих, що застосовують у мікрохвильових пічках. По-друге, циліндр вдалося сховати від хвиль, що поширювалися не в тривимірному просторі, а лише в двовимірній площині.

 

Та все одно, це була справжня сенсація. Продемонстрована «невидимість» має принципові відмінності, наприклад, від «невидимості» літаків типу «стелс». Останніх складно засікти звичайним радаром тому, що завдяки спеціальній формі та матеріалам радіосигнал не так сильно відбивається від їх корпусу. Однак радіотінь – тобто слабший сигнал від радара за літаком – залишається, даючи змогу визначити ціль за допомогою інших методів. Натомість рух хвиль навколо мідного циліндра, захованого за спеціальною оболонкою невидимості, най більше нагадує повільну воду, що спокійно обтікає гладенький камінь, не турбуючи зайвими хвилями весь інший потік.

 

Невдовзі після проведення першого експерименту інша група вчених надрукувала теоретичний доказ того, що «реалістичну» невидимість також можна створити. Питання лише в спеціальних матеріалах, яких у природі ви не знайдете.

 

 

З математичного погляду всі потрібні розрахунки для оболонки невидимості могли бути зроблені ще понад сто років тому – одразу після появи рівнянь Максвелла, що описують рух електромагнітних хвиль. Це могло статися навіть тоді, коли Герберт Веллс писав свою «Людину-невидимку». «Математика відкриття – відносно нескладна», – стверджує Дейв Шуріг, один із авторів згаданого експерименту. Він працює над проблемою в університеті Північної Кароліни, де створює композитні матеріали, необхідні для практичної реалізації невидимості. Влас не, це і є найбільша проблема – подібні мета матеріали є «тканиною» для шапок-невидимок.

 

Подібна технологія на рівні мікро і наномасштабів дуже молода. Вперше її вдалося застосувати в 1999 році. Властивості мета матеріалів залежать від створеної в процесі виробництва структури, а не від їх фізико-хімічного складу |див. рис. 1|.

 

Завдяки цьому, в зоні, яку оточено таким матеріалом, з’являється своєрідна «дірка» в електромагнітному полі – в ній і вдається сховати предмет.

 

Для цього мета матеріал будують таким чином, щоб два його головні показники – електричний опір і магнітна проникність – змінювалися в тілі матеріалу за визначеною наперед формулою.

 

 

Невидимість для електромагнітного випромінення надихнула вчених, які працюють із хвилями зовсім іншого типу: хвильові принципи однакові для всіх видів коливань. На початку 2008 року ще один науковець із університету Дюка, Стів Каммер, заявив: «Ми розробили спосіб створення акустичного матеріалу, який, так би мовити, створює у просторі зону й робить усе, що всередині неї, невидимим для звуку».

 

У майбутньому, якщо подібні матеріали створять на практиці, підводні човни можна буде сховати від сонарів, а бар’єри у залах консерваторій замаскувати, щоб звуки музики поширювалися без перешкод.

 

Проте найефектніший результат щодо невидимості нещодавно оприлюднила об’єднана команда фізиків Марсельського й Ліверпульського університетів. Науковці створили аналог шапки-невидимки для поверхневих хвиль у… рідині. Експеримент у невеликій цистерні підтвердив – ця штука працює! Спеціальна металева модель круглої форми змушує водяні хвилі швидко рухатися по колу й повільно – по радіусах такої шапки-невидимки. Конструкція працює як гігантська воронка. Після виходу з неї хвиля знову рухається так, наче жодної перешкоди й не було |див. рис. 2|.

 

Об’єкти, захищені такою оболонкою невидимості, – нафтовидобувні платформи або навіть невеликі острови – залишатимуться «непомітними» навіть для найстрашніших океанських хвиль |див. рис. 3|.