Granice nowoczesnych możliwości

Nauka o niewidzialności, czyli peleryna-niewidka

Jason Johnson Freelance writer and editor

Niewidzialność – czyli całkowita niedostrzegalność i transparentność przedmiotów – jest iluzją, znaną z powieści, gier wideo i filmów o młodych, niezwykle uzdolnionych czarodziejach mówiących z południowolondyńskim akcentem. Ale tak naprawdę to nie tylko magia i czary.

Od niedawna „płaszcz niewidzialności” jest tematem poważnych naukowych debat. Niewidzialność przedmiotów, przynajmniej w teorii, jest możliwa do osiągnięcia. To, co niegdyś uważaliśmy za fikcję, może się okazać jedynie trudnym do osiągnięcia stanem.

the-science-behind-real-life-invisibility-cloaks_2

– Mówiąc o pelerynie niewidzialności, mam na myśli czynienie przedmiotów niewidzialnymi względem widocznego świata, a nie jedynie kamuflowanie ich czy ukrywanie – wyjaśnia Andrea Alù, profesor nadzwyczajny w dziedzinie inżynierii na Uniwersytecie Teksańskim, gdzie zajmuje się badaniem dziwnych zachowań fal radiowych i światła.

Alù twierdzi, że istnieje mnóstwo sztuczek, dzięki którym można stworzyć złudzenie niewidzialności.

Na przykład naukowcy z uniwersytetu w Rochester opracowali specjalne soczewki, dzięki którym specjaliści, na przykład chirurdzy, przenikają wzrokiem swoje dłonie podczas wykonywania operacji, podobnie jak w rzeczywistości dzieje się to za pomocą okularów rentgenowskich. W istocie złudzenie niewidzialności powstaje w wyniku rozbudowanego układu odpowiednio ustawionych soczewek.

the-science-behind-real-life-invisibility-cloaks_3

W 2012 roku firma Mercedes sfinansowała opracowanie technologii kamuflażu, w wyniku której pojazdy dosłownie znikały z oczu. Wykorzystano w tym celu kamery, które przechwytywały obiekty poruszające się za pojazdem i wyświetlały je na umieszczonym przed nim ekranie, w wyniku czego sam pojazd wydawał się przezroczysty.

the-science-behind-real-life-invisibility-cloaks_4

Zdaniem Alù przypomina to sposób maskowania się w naturze niektórych zwierząt morskich – na przykład ośmiornicy mimetycznej – które kształtem i kolorem upodobniają się do otoczenia. Imponujące, to prawda, ale to tylko sztuczka (nawet jeśli dokonana przy użyciu macek, a nie rąk).

Zamiast złudzeń optycznych Alù proponuje stworzenie materiału maskującego o niezwykłych właściwościach, dzięki którym przedmioty rzeczywiście staną się niewidzialne. Wyobraźmy sobie, że nakładamy na siebie niewidzialny kombinezon, który nie rzuca cienia, bo światło wdzięcznie omija nasze ciało, zamiast się od niego odbijać.

Światło nie zachowuje się w ten sposób.

– Jedynym sposobem na obejście fundamentalnych ograniczeń jest wykorzystanie aktywnej peleryny – twierdzi Alù.

Sprawa wydaje się skomplikowana, ale do stworzenia takiej peleryny można by wykorzystać specjalne stworzone przez człowieka barwniki i molekuły zwane metamateriałami, które manipulują światłem tak, że omija ono przedmiot. To tak, jakby zamiast drogą główną jechać drogą okrężną.

the-science-behind-real-life-invisibility-cloaks_5

Ta metoda uczyniłaby przedmioty niewidzialnymi, jednak ma też efekty uboczne. Jako że ominięcie przedmiotu – np. całego domu – przez światło zabrałoby więcej czasu, doszłoby do niespotykanego w naturze efektu opóźnienia czasowego, bo czas zdawałby się upływać w różnym tempie.

Jeśli, przykładowo, stalibyśmy przed domem, patrząc nań, tło wokół niewidzialnego obiektu wyglądałoby zwyczajnie. Po niebie sunęłyby chmury, a wiatr jak zwykle kołysałby drzewami.

Jednakże w obrębie pola niewidzialności, czyli w miejscu, gdzie stałby przezroczysty dom, czas zdawałby się upływać zdecydowanie wolniej, nawet z kilkusekundowym opóźnieniem.

– W zasadzie próbujemy tu zaprzeczyć fundamentalnym prawom fizyki – mówi Alù. I właśnie z tego powodu sprawienie, że przedmioty staną się przezroczyste, wydaje się niezwykle trudne. – To jest możliwe. Robimy tak w przypadku fal radiowych. Ale czeka nas jeszcze daleka droga.

Dlaczego zatem jeszcze wszyscy jesteśmy widzialni?

Jak dotąd metamateriały (lub w języku naukowców – materiały fluoryzujące) działają tylko przez określony czas. We współczesnych laboratoriach da się uczynić niewidzialnymi jedynie obiekty wielkości pchły lub drobinki kurzu.

Zdaniem Alù może to potrwać sto lat, ale może kiedyś nadejdzie taki dzień, w którym będzie można skryć się pod peleryną-niewidką.

Wówczas naukowcy będą mogli zacząć pracować nad wynalezieniem latających mioteł.

Udostępnij ten artykuł

Podobne tematy

Innowacje techniczne

Przeczytaj w następnej kolejności

Read Full Story