Hiljuti tutvustasid teaduskirjanikud meile elu kolmandat kindlust, otse surma ja maksude taga: kõik, kes teatavad nähtamatust tehnoloogiast, peavad mainima Harry Potterit.
Olles selle kohustuse täitnud, avaldan nüüd - ilma väikese uhkuseta -, et ma pole kunagi lugenud ühtegi raamatut, mille peaosas oleks see noor võlur. Kuid nähtavasti kuulub neiule kattekiht, mis muudab ta nähtamatuks, ja eespool nimetatud kirjanikud naudivad mõtiskledes, kas see fantastiline tegelane mängib teaduse faktiliste reeglite järgi. Ma eelistan teada saada, millal saame meistri Potteri silmist ja seega vaimusilmast visata.
Kui soovin peita objekti - näiteks populaarse fantaasiaraamatu kuva tabeli keskele -, on mul mõned võimalused. Ma võin selle varastada, kui ma arvan, et keegi ei otsi. Või kui eelistan oma korterit vanglale, võin raamatu katta mingisuguse kattega, nii et laud tundub lihtsalt tühi.
Selleks pean manipuleerima valgusega, mis voolab laua kohal justkui mööda ruudulist liiklusvõrku. Valguse täielik peatamine oleks üsna keeruline. Selle asemel saan selle ruudustiku ümber suunata ja muuta valgust kulgevat teed - ja selle käigus muuta seda, mida see valgustab.
Mõelge valgusele kui autole, mis sõidab ühel selle liiklusvõrgu joonel. Selle eesmärk on pääseda laua ühest otsast teise. Keskmisele kohale jõudes valgustab see raamatut.
Oletame nüüd, et keegi röövib ruudustiku keskel oleva liiklusringi. Sel juhul peab meie kergauto ümbersõidu tegema mööda keskpunkti, puududes raamat. Selle stsenaariumi korral jõuaks valgus ikkagi tabeli teise otsa, kuid see ei õnnestuks tabada enimmüüdud võlurit keskel.
Valguse tee muutmine on aga natuke keerulisem kui auto pöörde tegemine. Elektromagnetilised lained, näiteks valgus, järgivad jäigalt algset, ruudulist liiklusvõrku. Materjale, mis on võimelised valguse rada muutma, pole looduses, väheste eranditega, olemas. Kuid uue tehnoloogia abil saavad insenerid luua pisikesi liikluskopse, mida nimetatakse metamaterjalideks, mis painutavad valgust ebanormaalsetes suundades. Praegu on need metamaterjalid pisikeste metallide rullide ja varraste kujul.
Siit alates on selge nähtamatuse katte kujundamise plaan. Esimene samm: koondage need metamaterjalid keskele avaga. Teine samm: asetage soovitud raamat selle ava sisse. Kolmas samm: vaadake - või ärge näe - - pöörleb valgus ümber spetsiifilise nähtuse.
Pole tähtis, kuhu inimene valvab, kuid see efekt on tõsi: kui valgus on oma ringikujulise teekonna lõpule jõudnud, jätkub ta normaalsele ruudustikule sarnasele teele ja näib, nagu polekski ta kunagi vajunud.
Teadlased on seda ideed katsetanud, asetades sellise sääre sisse eseme ja süütades mikrolainevalguse selle suunas. Kui nad mikrolainete kohta ruumiandmeid kogusid, loob see teabe pildi, mis nägi välja nii, nagu oleks valgus takistusteta jätkanud oma rada.
Siin kohtame aga veidi pettumust. Mikrolainevalgus ei suuda tuvastada midagi väiksemat kui selle lainepikkus - umbes tolli - nagu näiteks metamaterjalid. Kuid inimesed ei näe mikrolainetes; nanomeetrite skaalal näeme palju väiksemate lainepikkustega värve. Nii et objekti varjamine inimese nägemise eest nõuaks praegusest suurusest dramaatiliselt väiksemaid metamaterjale.
Probleem süveneb. Selleks, et valgus saaks hõlmas ringi liikuda ja algset rada jätkata, peab see lühikeseks hetkeks liikuma kiiremini kui valguse kiirus. Teadlased saavad selle tõuke saavutada ühe valguse sagedusega, kuid süsteem laguneb, kui värve on mitu. Ehkki noore Potteri triibulises sallis võib olla võimalik mõnda kollast maskeerida, jääb punane kahetsusväärselt alles.
Lõpuks võtab valguse ümbersuunamine katte ümber metamaterjalide täpse paigutuse. See on hea, kui tahame maskeerida liikumatut eset, kuid muudab liikuva objekti nähtamatuks hoidmise äärmiselt raskeks - see on probleem, kui kiiresti need raamatud riiulilt välja lendavad.
Niisiis seisame silmitsi kahetsusväärse Catch-22-ga (raamat, mida me kunagi ei julgeks varjata): võime loota, et nähtamatu tehnoloogia muutub tõhusamaks, kuid kui see juhtub, peame leppima vältimatute teadusartiklitega, viidates teile, kes teate, kes .
Selle veeru taga oli tõeline soovunelja insener David R. Smith Duke'i ülikoolist, kelle suurim nähtamatus võib olla viis, kuidas ta hoiab kõrvale küsimusest, millal meil on täielikult töövõimeline küüs.
Kas teil on idee, mida tuleks soovi korral mõelda? Saada see
