Теория абсолютной невидимости или Мысли о шапке-невидимке
Многие ученые умеют продавать «воздух» — ещё не сделанную работу. Но добиться того, чтобы тебе выделили деньги на работу, результат которой невозможно увидеть по определению — это, по-моему, вершина фандрайзинга. Тем не менее, с одной такой научной работой мне повезло познакомиться.
Когда спрашиваешь у учёных, умеют ли они продавать «воздух», многие смотрят на тебя, как на идиота. Действительно, это ведь умные люди, которые занимаются высокоинтеллектуальной деятельностью и всё такое. Тем не менее, именно воздухом они зачастую и торгуют. По крайней мере, так строится грантовая система финансирования науки: ученый обещает что-то сделать, ему на это выделяют деньги, и только потом он принимается за работу.
Как ни странно это может звучать для некоторых ученых, но результатом научной деятельности нельзя назвать ни статью в научном журнале, ни выступление на конференции. Это, скорее, способ фиксации или даже популяризации полученного результата. Поэтому мне очень интересно было познакомиться с группой, результат работы которой (точнее, его практическое воплощение) нельзя увидеть по определению.
Руководитель этой научной группы Алексей Башарин стал моим тестовым заданием при приеме на работу в НИТУ «МИСиС». Официальную информацию о той работе Алексея можно посмотреть на сайте университета. Здесь только скажу, что это было первым моим детальным знакомством с метаматериалами. Это такие странные вещества, свойства которых зависят не столько от набора атомов, из которых они сделаны, сколько от структуры. Какое-то время мне, дипломированному химику из МГУ, пришлось потратить на то, чтобы уложить эту концепцию в своей голове. Хотя, надо сказать, с предпосылками для существования метаматериалов мне приходилось сталкиваться ещё в ходе собственной научной деятельности.
Но если наночастицы металлов в инертной матрице вели себя хоть сколько-то похоже на своих больших или меньших собратьев, то с метаматериалами творится что-то невообразимое. Буквально из не пойми чего можно чуть ли не лобзиком выпилить множество структур, которые принципиально не похожу друг на друга по своим свойствам. Хочешь — будет тебе материал-невидимка, хочешь — атом размером с пятиэтажный дом.
Впрочем, пятиэтажку лобзиком выпиливать долго. Да и с невидимостью не всё в порядке. Во-первых, не так много в мире прозрачных веществ. Во-вторых, не так много способов сделать предмет невидимым или даже просто неразличимым. Самый очевидный — когда совпадают коэффициенты преломления прозрачного предмета и прозрачной среды. Второй больше подходит для непрозрачных предметов — когда его окрас совпадает с окрасом фона (с точки зрения наблюдателя). Хотя, невидимость в данном случае довольно условная — технически мы предмет видим, просто не воспринимаем его.
Третий способ работает только в очень узком диапазоне частот — поверхность тела поглощает либо рассеивает волны именно этой частоты (считай — отражает куда попало, а не в ту сторону, откуда прилетел сканирующий луч). Примерно так работают STEALTH-технологии. С их помощью размеры гигантских бомбардировщиков на экране радаров сжимаются до размеров крупной птицы. Но добиться такого эффекта можно только в сантиметровом и в дециметровом диапазоне. В метровом, как ни меняй геометрию объекта, как ни структурируй поверхность, ничего не получается — слишком длинные волны по сравнению с длиной объекта. И вообще, на существующем уровне технологий сделать объект полностью невидимым не получается даже в радиодиапазоне.
Так как экспериментальные разработки продолжаются, информационное поле периодически взрывается сообщениями то о «шапке-невидимке», то о «плаще-невидимке», то о ещё каком-нибудь предмете одежды. На поверку, конечно, оказывается, что шапка эта имеет диаметр 4 микрона и невидима только наполовину, плащи собраны из мобильных телефонов, а гуляющий в последние дни ролик китайского производства — вообще монтаж. Моя старшая дочь даже получше сделать может.
В общем, проблема у нас с созданием невидимых предметов. Хотелось бы верить, что мы хорошо подкованы теоретически, но и тут проблемы. Конечно, математический аппарат невидимости ученые пытались изобрести не один раз. Но даже с теоретически изучаемыми объектами, даже имеющими размеры намного большие, чем длина обегающей их волны, полной невидимости достичь не получается. Как объяснил Алексей, именно поэтому они вместе с коллегами из Политехнического университета Турина и занялись работой теорией абсолютной невидимости. С учетом новых исследований в области метаматериалов у теоретиков появился шанс «поймать невидимость за хвост».
Вот тут-то и возникла та самая работа, практическое воплощение которой невозможно увидеть — проект ANASTASIA (Advanced Non-radiating Architectures Scattering Tenuously And Sustaining Invisible Anapoles). Если физики смогут сделать задуманное, результатом станет абсолютно невидимый объект. По словам Алексей, у них «есть мысль», как это сделать. А правильная мысль может согнуть в бараний рог что угодно. Даже луч света.
