Pred kratkim so nas pisci znanosti predstavili s tretjo gotovostjo življenja, takoj za smrtjo in davki: kdor poroča o nevidni tehnologiji, mora omeniti Harryja Potterja.
Ko sem izpolnil to obveznost, zdaj razkrivam - z majhnim ponosom -, da še nikoli nisem prebral nobene knjige, v kateri bi igrala tega mladega čarovnika. Toda očitno ima deček plašč, zaradi katerega je neviden, in prej omenjeni pisci uživajo v razmišljanju, ali ta fantastični lik igra po dejanskih pravilih znanosti. Raje vem, kdaj lahko mojsterja Potterja zamahnemo izpred oči in torej iz uma.
Če želim skriti predmet - recimo priljubljeno domišljijsko knjigo na sredini razstavne mize -, imam nekaj možnosti. Lahko ga ukradem, ko mislim, da ga nihče ne išče. Ali če raje svoje stanovanje zaprem, lahko knjigo prekrijem s kakšnim plaščem, tako da se miza preprosto zdi prazna.
Če želite to narediti, moram manipulirati s svetlobo, ki se vije po mizi, kot da potuje po prekinjenem prometnem omrežju. V celoti ustaviti svetlobo bi bilo precej težko. Namesto tega lahko ponovno usmerim to mrežo in spremenim smer luči - in med tem spremenim osvetlitev.
Mislite na luč kot na avtomobil, ki vozi po eni od prog v tem prometnem omrežju. Njegov cilj je priti z enega konca mize na drugega. Ko doseže sredino, osvetli knjigo.
Predpostavimo, da nekdo v središču mreže potegne prometni krog. V tem primeru mora naš lahki avtomobil obiti okoli središča, tako da knjiga ni. V tem scenariju bi svetloba še vedno segala na drugi konec mize, vendar na sredini ne bi uspela zadeti čarovnika za uspešnice.
Spreminjanje poti svetlobe je nekoliko bolj zapleteno kot nagib avtomobila. Elektromagnetni valovi, kot je svetloba, togo sledijo izvirnemu prometnemu omrežju. Materiali, ki bi lahko spremenili pot svetlobe, v naravi ne obstajajo, z nekaj izjemami. Toda z novo tehnologijo lahko inženirji ustvarijo drobne prometne policaje, imenovane metamateriale, ki luči svetlobo v nenormalnih smereh. Trenutno so ti metamateriali v obliki drobnih kovinskih tuljav in palic.
Od tod je razviden načrt za oblikovanje nevidnega plašča. Prvi korak: sestavite te metamateriale z odprtino v sredini. Drugi korak: v to odprtino položite želeno knjigo. Tretji korak: glej - ali ne glej - svetloba se vrti desno okoli očala.
Ne glede na to, od kod človek gleda, učinek drži: ko luč dokonča svojo krožno pot okoli ogrinjala, se nadaljuje običajna mreža, podobna mreži in se zdi, kot da še nikoli ni zletela.
Znanstveniki so to idejo preizkusili tako, da so v takšen plašč postavili predmet in v njegovo smer izstrelili mikrovalovno svetlobo. Ko so zbirali prostorske podatke na mikrovalovni pečici, so informacije ustvarile sliko, ki je bila videti, kot da bi svetloba nemoteno nadaljevala po svoji poti.
Tu pa naletimo na malo frustracije. Mikrovalovna svetloba ne zazna nič manjše od njene valovne dolžine - približno centimeter - kot so metamateriali. Toda ljudje ne vidijo v mikrovalovni pečici; vidimo barve z veliko manjšimi valovnimi dolžinami, na lestvici nanometrov. Za prikrivanje predmeta iz človeškega vida bi metamateriali morali biti bistveno manjši od njihove sedanje velikosti.
Težava se poslabša. Da lahko svetloba potuje okoli plašča in nadaljuje svojo prvotno pot, se mora za kratek trenutek premakniti hitreje od svetlobne hitrosti. Znanstveniki lahko to povečanje dosežejo z eno samo svetlobno frekvenco, vendar se sistem pokvari, ko je vključenih več barv. Čeprav bi bilo mogoče v rumenovo črtasto šal mladega prikriti nekaj rumenega, bi rdeča žal ostala.
Končno preusmeritev svetlobe okoli plašča natančno postavi metamateriale. To je v redu, če želimo prikriti nepremičen predmet, vendar je izjemno težko, da se premikajoči predmet neviden - težava glede na to, kako hitro te knjige letijo s police.
Tako se srečujemo z nesrečnim Catch-22 (knjigo, ki se je nikoli ne bi upali prikriti): Upamo lahko, da bo nevidna tehnologija postala učinkovitejša, če pa se bo, moramo sprejeti neizogibne znanstvene članke, ki navajajo, da veste, kdo .
Pravi zaželeni mislec za tem stolpcem je bil inženir David R. Smith z univerze Duke, katerega največje dejanje nevidnosti je lahko način, kako bi se izognil vprašanju, kdaj bomo imeli povsem operiran plašč.
Imate idejo, o kateri bi si želeli dobro premisliti? Pošljite ga
