Представьте себе смартфон, который остается «скрытым», пока его владелец не прошепчет кодовую фразу. Это потрясающая концепция, но может ли новейшая функция безопасности смартфона быть скрытой?

Если вы думаете, что это звучит безумно, как насчет того, чтобы сделать автомобиль или космический корабль невидимыми? Что еще более безумно, это быстро становится научным фактом, а не научной фантастикой. И это потому, что не только было показано, что это возможно в рамках законов физики, но ученые и исследователи работают над этим прямо сейчас.

Так было не всегда. Даже 10 лет назад маскирующие устройства все еще были тесно связаны с областью научной фантастики и противоречили законам оптики.

Но в 2006 году ученые в Великобритании и США создали невероятный новый материал, который, казалось, делал именно это.

А на этой неделе исследователи из Кембриджского университета объявили об открытии новой техники (opens in a new tab), с помощью которой однажды можно будет сделать невидимым что угодно, от iPhone до космической станции. .

Итак, какие методы мы могли бы использовать, чтобы сделать объекты невидимыми, и когда мы можем ожидать появления невидимого смартфона?

1

«Ключ к любому эффекту «невидимости» заключается в том, как свет взаимодействует с материалом. Когда свет попадает на поверхность, он либо поглощается, либо отражается, что позволяет нам видеть объекты».

Самый очевидный способ сделать что-то невидимым — использовать то, что часто называют оптическим или активным камуфляжем.

Сфотографировав пейзаж позади объекта и спроецировав это изображение на его переднюю часть, вы сделаете его частично невидимым.

Это была концепция невидимого Aston Martin Джеймса Бонда в фильме «Умри, но не сейчас». Но хотя этот метод может быть достаточно эффективным под определенным углом, у него есть очевидные недостатки, когда дело доходит до просмотра «невидимого объекта» с позиций. Тем не менее, технология все еще находит большое практическое применение.

Например, вы потенциально можете спроецировать вид из-под самолета на пол кабины (откроется в новой вкладке), чтобы пилот мог лучше понять, где находится взлетно-посадочная полоса. Точно так же вы можете проецировать землю под автомобилем на капот, чтобы водители-внедорожники могли более эффективно перемещаться по пересеченной местности. Идея прозрачной кабины также может быть использована для устранения слепых зон в автомобиле (откроется в новой вкладке).

Эта технология уже применяется на практике такими компаниями, как Land Rover, которая в апреле представила свою концепцию виртуального изображения Transparent Bonnet. Камеры, расположенные в решетке радиатора автомобиля, собирают данные, которые используются для отображения на лобовом стекле, создавая вид на местность через капот и моторный отсек.

Это реалистичный и многообещающий способ видеть сквозь объекты, но почти полностью бесполезный для того, чтобы сделать невидимыми такие вещи, как iPhone. Для этого вам понадобится понимание квантовой механики и способность манипулировать материалами в мельчайших масштабах…

атомы

Если подумать, невидимость на самом деле не так уж и редка. Вы когда-нибудь задумывались, что такое воздух? Как насчет стекла или других прозрачных жидкостей?

Многие вещи невидимы для человеческого глаза, и все зависит от того, как устроены их атомы. Многие газы и жидкости невидимы, потому что их атомы расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы длины волн видимого света проходили сквозь них невозмущаясь.

Вода видна только из-за того, как она изгибает и искажает свет, проходящий через нее, и именно в этом изгибе или преломлении света содержится ключ к невидимости. Удерживайте эту мысль.

3

Если ключом к невидимости являются атомы, то имеет смысл манипулировать ими новыми и инновационными способами. И мы впервые научились делать это в начале 1980-х годов: с помощью сканирующего туннельного микроскопа, удостоенного Нобелевской премии 1981 года, ученые могут не только делать снимки, но и манипулировать отдельными атомами. В 1990 году эта технология вызвала ажиотаж и попала в международные средства массовой информации, когда она использовалась для написания «IBM» с использованием 35 отдельных атомов ксенона, что стало переломным моментом для нанотехнологий.

Используя эту технику, ученые пытаются создавать материалы и даже машины, используя отдельные атомы в качестве строительных блоков. И именно исследования в этой области, кажется, окупаются, когда дело доходит до невидимости.

4

Возможно, наиболее перспективным применением нанотехнологий для невидимости является производство того, что ученые называют метаматериалами.

Менее десяти лет назад считавшиеся запрещенными законами оптики, метаматериалы обладают свойствами, которых нет нигде в мире природы, и могут однажды сделать объекты полностью невидимыми даже для невооруженного глаза.

Метаматериалы создаются путем перестановки строительных блоков материала в сложные решетки, так что его общий показатель преломления (степень, в которой свет изгибается при прохождении через него) был отрицательным, а не положительным. Делая это, вы потенциально можете направить свет вокруг объекта и на другую сторону, что является краеугольным камнем в ваших поисках плаща-невидимки.

В 2006 году ученые в США и Великобритании создали материал из меди и других металлов, который мог огибать свет вокруг цилиндра таким образом, что делал его почти полностью невидимым для микроволн. Этот удивительный эксперимент подтвердил концепцию и вызвал новую гонку по созданию метаматериалов, способных манипулировать различными типами света.

Натан Мирвольд, бывший технический директор Microsoft, сказал (opens new window), что метаматериалы «полностью изменят наш подход к оптике и почти ко всем аспектам электроники. [Они] могут совершать подвиги, которые еще несколько десятилетий назад казались чудом».

Итак, законы физики не запрещают свету огибать объект, но как создать материал, который сделает iPhone невидимым?

Проблемы возникают из-за того, что кристаллы внутри метаматериалов должны быть меньше длины волны света, который вы пытаетесь отклонить. При длине волны около 3 см создать материал, взаимодействующий с микроволнами, довольно просто. Однако, играя с видимым светом таким же образом, вы говорите о множестве различных длин волн от 380 до 800 нм, причем нанометр составляет одну миллиардную часть метра, примерно длину пяти атомов, стоящих рядом. Довольно сложная задача.

Поделиться