Współczesne metamateriały teoretycznie umożliwiają uczynienie człowieka niewidzialnym, ale w praktyce jest to wciąż bardzo daleko.
Niedawno wśród użytkowników chińskiego segmentu sieci Weibo wirusową popularność zyskał w krótkim czasie film przedstawiający sposób, w jaki dana osoba używa „peleryny-niewidki”. Ciekawe, że choć z naukowego punktu widzenia jest to całkiem realistyczne, w tej chwili na świecie po prostu nie ma tak doskonałych peleryn, płaszczy przeciwdeszczowych, a nawet czapek tego typu. Co więcej, wideo, które przyciągnęło uwagę dziesiątek milionów ludzi, jest w rzeczywistości tylko podróbką.
Najpierw trochę teorii. To, co pokazano na filmie, jest teoretycznie możliwe, chociaż jeszcze w ubiegłym wieku fizycy byli pewni, że niewidzialność ma miejsce tylko w powieściach H. G. Wellsa. Faktem jest, że w 1967 roku Viktor Georgievich Veselago opisał oczekiwane właściwości materiałów o ujemnym współczynniku załamania światła.
Współczynnik załamania światła jest równy stosunkowi sinusa kąta padania światła na materiał do sinusa kąta załamania światła w materiale. Jeśli weźmiemy powietrze, to jego współczynnik załamania jest bardzo bliski jedności (jednak w letniej mgle jest wyższy), więc nie zniekształca konturów obiektów. Już woda ma współczynnik załamania światła powyżej jedności, a kilka szkieł optycznych - nawet więcej. Materiał o ujemnym współczynniku załamania jest sztucznym metamateriałem, którego właściwości określa specjalnie stworzona w nim okresowa struktura.
Najpierw trochę teorii.
Wyobraź sobie sytuację, w której mamy:
- osoba, która chce się ukryć;
- markizę wykonaną w tym celu z metamateriału;
Film promocyjny:
- obserwator zewnętrzny.
Co się dzieje w tym przypadku?
Metamateriał pozwala zrobić to tak, aby stłumione fale świetlne wpadające do niego z jednej strony (ukryte przed obserwatorem) sumowały się i wzmacniały. W ten sposób zacznie „przenosić” część światła z odległego tła, przesłoniętego przez kamuflażową powierzchnię, na zewnątrz - do obserwatora zewnętrznego. Jednak w tym przypadku metamateriał nie wyłapuje fal świetlnych odbitych od przebranej osoby - ich źródło jest bliżej niż jego specjalnie dostrojony „punkt widzenia”. W rezultacie takie fale są odtwarzane po stronie zwróconej w stronę obserwatora (przeciwnej stronie metamateriału). Stwarza to wrażenie, że poza tłem, za metamateriałem nie ma nic.
Jednak, jak każde urządzenie optyczne, wszystkie istniejące metamateriały są zbyt prymitywnie ułożone, aby ludzkie oko mogło przeoczyć substytucję. Na przykład metamateriały pozwalają tylko falom o określonej długości na „gładkie” zaginanie się wokół zamaskowanego obiektu. Dlatego osoba za ekranem z metamateriału może być tylko półprzezroczysta, z pewnym rodzajem poświaty wzdłuż konturu w pewnym zakresie. Aby działać nawet na tak skromnym poziomie, metamateriał musi znajdować się w ściśle określonej odległości od zamaskowanego przedmiotu lub osoby.
Teoretycznie można stworzyć metamateriał z większą elastycznością w pracy, ale w rzeczywistości przynajmniej przez dziesięciolecia żmudnej pracy. Pierwsze badania naukowe w świecie zachodnim na ten temat pojawiły się dopiero w 2007 roku, a pierwsze próbki metamateriałów dla zakresu optycznego powstały (tamże) zaledwie dziewięć lat temu. Oczekiwanie dziś metamateriałów, jak pokazano w wirusowym chińskim wideo, jest tym samym, co oczekiwanie, że urządzenie klasy iPhoneX zostanie wyprodukowane z tranzystorów z lat czterdziestych XX wieku.
Co jest na filmie? Zhu Zhensong, producent Quantum Video, powiedział szanghajskiemu urzędnikowi Jiefang Daily (lokalnemu organowi Komunistycznej Partii Chin), że wideo jest fałszywe. „Oprogramowanie takie jak Adobe After Effects, Nuke czy Blackmagic Fusion może edytować tło i wstawiać do niego obiekty. Podobne efekty zastosowano już u wielu bojowników - powiedział.
Jednak w rzeczywistości nie musisz być filmowcem, aby podejrzewać, że ten film został sfabrykowany. Problem w tym, że zawiera szereg drobnych niespójności. Na przykład rękawiczkami osoby trzymającej „pelerynę-niewidkę”. Z tym, że za filmem widoczne są wszystkie obiekty za nim, z wyjątkiem osoby, w tym deski u jego stóp. Prawdziwy „niewidzialny” metamateriał zdolny do przenoszenia obrazu tła w dal, ale ukrywania pobliskich obiektów, zamaskowałby nie tylko osobę, ale także te nieożywione przedmioty (deski u jego stóp), które znajdują się w tej samej odległości od filmu co maskowana osoba.
Wreszcie na filmie tylko te liście w tle naprawdę się poruszają, czego nie widzimy przez „pelerynę-niewidkę”. Jest bardzo wątpliwe, aby ten sam wiatr kołysał jednymi roślinami - poza okryciem „płaszcza” - a nie kołysał innych, tych za nim.
Krótko mówiąc, po prostu próbujemy zdobyć wirusowe wideo z wieloma poglądami na modny i popularny temat w świecie nauki. Być może jest to nawet przydatne do celów edukacyjnych. W końcu, co jeszcze, oprócz wirusowego fałszywego wideo, może nam przypominać przepowiednię rosyjskiego naukowca pół wieku temu?
IVAN ORTEGA