В конце января американские ученые из Техасского университета в Остине рассказали в New Journal of Physics, что им удалось осуществить одно из несбыточных желаний человечества — создать шапку, а точнее плащ-невидимку. Пока, правда, только в виде демоверсии.

В2000 г. ученые из Калифорнийского института в Сан-Диего (США) под руководством доктора Дэвида Смита (David R. Smith; см.: Пендри Д., Смит Д. В поисках суперлинзы // ВМН, № 11, 2006). Созданные ими композиции получили название метаматериалов. Изготовить их удалось, используя нанотехнологические приемы, сами же метаматериалы по конструкции представляли собой довольно сложные повторяющиеся схемы, напоминающие соединенные особым образом микроскопические катушки индуктивности и электроконденсаторы.

Спустя шесть лет, в мае2006 г., в журнале Science Express вышла статья физика-теоретика из Имперского колледжа в Лондоне Джона Пендри (John В. Pendry), в которой он теоретически доказал, что из метаматериалов можно соорудить оболочку, делающую невидимым любой заключенный в нее объект. Ученый рассмотрел невидимость с точки зрения геометрической оптики, когда свет представляется в виде лучей. Но свет — это еще и волна.

В ноябре2006 г. математики Аллан Гринлиф (Allan Greenleaf), Ярослав Курылев, Матти Лассас (Matti Lassas) и Гюнтер Ульман (Gunther Uhlmann) опубликовали работу, в которой доказали, что задача Кальдерона для волновых уравнений Максвелла имеет не одно решение. Не вдаваясь в подробности, следует отметить, что исключительность решения означала бы, что если мы ничего не видим в какой-то области, это значит, что там ничего и нет. Если решение не одно, то в «пустом пятне» может быть или пустота (первое решение), или вообще все, что угодно (все последующие). Джон Пендри утверждал, что появления метаматериальной оболочки, делающей находящийся внутри нее объект невидимым, следует ждать уже в ближайшие годы.

Он немного ошибся: первый аппарат, работавший пока не в оптическом (видимом) диапазоне электромагнитных волн, а в микроволновом, был построен группой под руководством Дэвида Смита и продемонстрирован общественности уже спустя несколько месяцев — 19 октября2006 г. Как ни странно, демонстрация прототипа шапки-невидимки не произвела фурора. Человечество, видимо, уже разучилось удивляться чудесам, открываемым наукой.

В списке выдающихся научных достижений2006 г., опубликованном в американском журнале Science, изобретение группы ученых из Университета Дьюка (штат Северная Каролина, США) под руководством доктора Дэвида Смита было поставлено на пятое место (на первом — наш соотечественник Григорий Перельман, который решил одну из «задач столетия» — проблему Пуанкаре). Хотя ради справедливости следует отметить, что в последующие годы Виктора Веселаго за его предсказание несколько раз выдвигали на вручение Нобелевской премии по физике. Главным недостатком «волнообтекателя Смита», как тут же окрестили аппарат ученые, было даже не то, что он работал в недоступном для глаза человека микроволновом диапазоне, а то, что качественная «невидимость» достигалась в нем только в случае, когда наблюдатель смотрел на укрытый объект под определенным углом. Стоило ему чуть поменять «точку зрения» — и изображение тут же начинало «съезжать», изменяться, как в кривом зеркале. Эффект полной невидимости пропадал, уступая место эффекту миража. Теперь же остинские физики под руководством доктора Андреа Алу (Andrea Alu) добились того, что укрытый колпаком из метаматериала небольшой пластиковый цилиндр стал невидимым для любого наблюдателя — правда, пока только в микроволновом диапазоне от 2,7 ГГц до 3,8 ГГц. Для этого им пришлось уйти от технологии Дэвида Смита и создать собственные метаматериалы практически с нуля. Свою «ткань» для «плаща-невидимки» они собрали из тончайших, изготовленных из меди и серебра полосок, хорошо поглощающих волны оптического диапазона, преобразуя их в тепло или электромагнитное излучение другого вида. В «ткани» микроволны, исходящие от плаща и от скрываемого объекта, «сталкиваются» и уничтожаются, чем и достигается «микроволновая невидимость». Ученые заявляют, что используя их технологию в сочетании с другими видами метаматериалов, уже совсем скоро можно будет скрыть в видимом спектре предмет любой формы, цвета и размера. И тогда Дэвиду Копперфильду уже не удастся кого-либо удивить исчезающей Статуей Свободы.

Комментарий эксперта

Доктор физико-математических наук и профессор МФТИ, заведующий лабораторией магнитных материалов ИОФАН В.Г. Веселаго: «Я бы не стал говорить, что у нас скоро появится нечто наподобие шапки-невидимки. Все зависит оттого, сколько будет вложено денег и усилий. Пока все находится на уровне фундаментальных исследований, и не стоит думать, что уже завтра у нас будет некая продукция и, возможно, будут созданы пусть не шапки-невидимки, но определенные устройства, которые что-то закрывают или прячут. Принципиальный запрет на шапку-невидимку теперь снят. Я хорошо знаком и с Дэвидом Смитом, и с Джоном Пендри, которые работают в этой области. Смит неслучайно сослался в своей работе на мою первую статью, и это еще раз подтверждает российский приоритет в области электродинамики метаматериалов».

Добавить комментарий