Светоконструкция ШАПКА-НЕВИДИМКА


Аудиозапись часть 1

Аудиозапись часть 2

Аудиозапись часть 3

Активация светоконструкции ШАПКА-НЕВИДИМКА

и очищение с ее помощью ментального тела Земли

от небожественных идей бытия

Невидимость веками была третьей мечтой человечества после полетов и способности видеть то, что далеко. Сделать живое тело невидимым с помощью эликсира пока не представляется возможным. Английский писатель и публицист Герберт Уэллс в своем романе «Человеке-невидимка», написанном в 1897 году, объяснял: «Тела либо поглощают свет, либо отражают, либо преломляют его, или все вместе. Если тело не отражает, не преломляет и не поглощает света, то оно не может быть видимо само по себе. <…> Если вы положите кусок обыкновенного стекла в воду или, еще лучше, в какую-нибудь жидкость, более плотную, чем вода, то вы стекла почти совсем не увидите, потому что свет, переходя из воды в стекло, преломляется и отражается очень слабо, и вообще не подвергается почти никакому воздействию». Иными словами, чтобы сделать тело невидимым, нужно уменьшить коэффициент преломления его тканей (кожи, мышц, внутренних органов и костей) до коэффициента преломления воздуха.

Неви́димость — невозможность по каким-либо причинам полностью или частично регистрировать объект в произвольном диапазоне электромагнитных волн. Для того, чтобы объект был невидимым, он должен удовлетворять следующим трём условиям

объект должен быть прозрачен.

объект должен быть бесцветен (то есть его прозрачность в избранном диапазоне волн должна быть постоянна).

оптическая плотность объекта в избранном диапазоне волн не должна отличаться от оптической плотности окружающей его среды.

В бытовом смысле обычно подразумевают оптический диапазон (видимость человеческим зрением.

Найден способ сделать объект невидимым с помощью манипуляций светом

Невидимость — как и путешествие во времени, телепортация, левитация и сверхскорость — является предметом обсуждения научной фантастики с самого ее появления.

Прежде чем мы сможем поговорить о, так сказать, научном плаще-невидимке, нам нужно понять отношение между светом и физическими объектами. Верьте или нет, но это отношение довольно простое. Когда мы смотрим на что-нибудь — будь это яблоко или машина — то, что мы видим, сводится к длине волны света, который отражает и поглощает объект.

В случае с Солнцем, скажем, его белый цвет связан с тем, что он поглощает все длины волн света. Тем не менее, большинство людей скажет, что Солнце на самом деле желтое Учитывая это, было бы нелишним спросить, можно ли сделать так, чтобы скрыть истинный цвет объекта или вообще сделать его невидимым?

Ответ куда интересней, чем кажется на первый взгляд: можно. Недавно ученые объявили, что нашли способ манипулировать светом таким образом, что крошечный непрозрачный объект будет совершенно прозрачным для человеческого глаза. Хотя звучит просто, на самом деле все намного сложнее.

Как это работает?

Методика, которую используют ученые, основана на квантовых эффектах. Такие вещи, как рэлеевское рассеяние, научили нас, что частицы света живут бурной жизнью, то и дело сталкиваясь с этим и тем по пути через пространство-время. Когда они вступают в контакт с молекулами и другими частицами материи, их составные части, то есть фотоны, отскакивают в разных направлениях под странными углами. Другие сложности возникают, когда мы добавляем дополнительные взаимодействующие атомы или молекулы в уравнение. В такой среде они называются квантовыми излучателями, и они чрезвычайно важны для многообещающей области квановых технологий.

Когда один источник света вступает в контакт с другим излучателем, свет отскакивает и демонстрирует изменения в электромагнитном поле, приводящие к рассеянию фотонов, генерирующих еще более сложные волновые паттерны. Еще нужно не забыть о диполях — или квантовых излучателях с положительной и отрицательной стороной. Эта особенность, которая является результатом того, что излучатель обладает неравномерно распределенными электронами, может иметь серьезное влияние на электромагнитное поле. Электромагнитное поле каждого излучателя имеет важное значение.

В конечном счете, все это часто порождет то, что называется диполь-дипольными взаимодействиями: комбинацией вещей, которые интенсивно рассеивают свет. И как показали исследования, этот эффект можно использовать с целью манипулирования отражением света от поверхности.

Квантовый излучатель (представлен в виде голубого диска) взаимодействует с электромагнитным полем. Физики использовали диполь-дипольные взаимодействия в таких квантовых излучателях, чтобы сделать непрозрачные объекты прозрачными.

Более конкретно, ученые используют новую технику под названием DIET (диполь-индуцированная электромагнитная прозрачность), чтобы предотвратить отскакивание света от поверхности и отражение определенной длины волны, что по сути делает объект прозрачным в видимом диапазоне.

В последнее время появились предпосылки для создания приспособлений (точнее материалов), скрывающих (то есть делающих невидимым) объект, правда пока в узком диапазоне оптических волн. При этом теоретических ограничений для создания полной «шапки-невидимки» нет, более того — существование таких материалов сведено к математической проблеме.

Маги использовали невидимость и предметы, помогающие стать невидимым, с древних времен. Однако сделать человека или предмет невидимым не так-то просто. С точки зрения физики существует два способа сделать предмет невидимым: первый: сделать предмет или человека абсолютно прозрачным. второй: "обмануть" зрение. Но не так, как делают это фокусники, которые прикрывают предмет зеркалами или просто используют маскировку под то, что имеется вокруг. Это совсем не невидимость! А вот если заставить свет обогнуть предмет или человека, то они станут действительно невидимыми. Свет - это поток фотонов и заставить их "свернуть" со своего пути ой как не просто.

Механизм действия шапки-невидимки, очевидно, следующий. С помощью магии шапку наделяют свойствами генерировать мощное неизвестное пока науке поле, которое активируется либо при надевании на голову, либо при повороте задом наперед, либо при выворачивании шапки наизнанку. Поле заставляет искривляться прямолинейные потоки фотонов света и получается, что свет как бы обтекает фигуру, скрытую под шапкой-невидимкой, создавая эффект прозрачности. Магический генератор энергии требует больших затрат энергии и обычно связан с каким-либо мощным естественным источником.

Но более любимым почему-то предметом является плащ-невидимка (мантия-невидимка) - волшебная одежда, делающая невидимым того, кто ее одевает.

Каким образом работает такой плащ? По всей видимости, материал плаща обладает свойством "отталкивать" фотоны, но не в обратном направлении (иначе очертания мантии могли бы быть видимы), а изгибая траекторию фотонов. При этому ни один фотон не поглощается плащом и не пропускается внутрь. За плащом фотоны света снова возвращаются на прежний путь и все то, что скрывается плащом, оказывается невидимым.

До сих пор в ходе многочисленных экспериментов удавалось достичь только частичной невидимости в определенной части спектра. Шапка-невидимка должна заставить свет как бы «обтекать» спрятанный предмет, а такое управление световыми волнами возможно только при очень необычных электрических и магнитных свойствах среды.

Ни у одного из встречающихся в природе веществ таких свойств нет, и поэтому их приходится изготавливать искусственно. Такие среды — а точнее, сложные конструкции, названные метаматериалами — начали создавать только в конце 1990-х годов.

Они продемонстрировали, что использование микроволнового излучения гораздо чаще, чем видимые частоты, позволяет скрыть физический объект.

В результате получаемое изображение давало оптическую иллюзию невидимости, но при этом было темнее, чем предсказывалось теорией.

Профессор Смит и его коллега Натан Ланди пошли иным путем, изменив конфигурацию краев микроволнового экрана и добившись того, что световые волны обтекают его без всяких отражений.

Для этого они создали экран ромбовидной формы, оптические параметры которого в вершинах ромба были тщательно согласованы, с целью отклонения световых волн, которые обходят цилиндр диаметром 7,5 см и высотой 1 см.

«По нашим представлениям, это первый экран, который полностью соответствует теории трансформационной оптики и позволяет добиться полной невидимости», — говорит профессор Смит.

«Это напоминает карточных персонажей из „Алисы в стране чудес“, — говорит физик. — Если поставить их на бок, они оказываются невидимыми, но если смотреть на них с другой стороны, то они вполне видимы».

Профессор кафедры квантовой и оптической электроники Ульяновского госуниверситета Олег Гадомский совсем недавно получил патент «Способ преобразования оптического излучения» за свое интереснейшее, но пока чисто теоретическое изобретение. Он предложил преобразовывать частоты света так, чтобы все фотоны света поглощаются предметом. Такой эффект может быть достигнут при помощи специального покрытия из сверхтонкого слоя очень-очень маленьких золотых частиц, которые обладают способностью не отражать свет. Ведь человек видит все через отражение, поэтому если что-то не отражает свет, то человек видит лишь некую бесформенную темную массу, которую разглядеть и распознать наблюдатель не может. С помощью этого состава невидимыми можно сделать только неподвижные предметы, потому что при движении угол отражения фотонов света меняется и сохранить невидимость невозможно.

"Способ преобразования частоты оптического излучения" принципиально эффект невидимости достижим. Если наночастицы (микроскопические частицы величиной в миллионную долю миллиметра) расположить тонким слоем на расстоянии примерно в один нанометр или даже создать некие толстые слои из наночастиц, "уложенных" строго определенным образом, то между частицами на этом микроскопическом уровне возникает электромагнитное взаимодействие - так называемый ближнепольный резонанс. И появляются совершенно новые, уникальные свойства структуры, потому что она может менять характеристики попадающего на нее света, менять его спектр (цвет), полностью отражать или, наоборот, полностью поглощать или доводить до нуля отражательную способность слоя. Он будет полностью пропускать свет, никак его не задерживая. А если он ничего не отражает, то, значит, мы не увидим предмета. То есть можно добиться идеальной прозрачности, идеального отражения или поглощения.

Олег Николаевич уверен: возможность делать предметы невидимыми, а главное, управлять этим явлением - уже не фантастика. Правда, если мы хотим сделать предмет невидимым, надо, чтобы он тогда весь состоял из такой наноструктуры. А нам-то ведь надо, чтобы все было просто: накрылся плащом - и никто не видит. Но толку от даже идеально прозрачного плаща мало. Да, покрытие само не будет отражать свет и, следовательно, будет невидимым. Но будет отражать тот предмет, что находится за ним, а значит, он уже не невидимка. Можно сделать так, что "волшебная" пленка будет полностью поглощать свет. Он тоже не будет отражаться, но тогда мы увидим вместо предмета черное пятно. Можно, чтобы она пропускала свет через себя, а затем рассеивала, и тогда мы увидим вместо предмета какое-то расплывчатое, туманное облако. Но чтобы предмет стал невидимым, надо сделать так, чтобы было видно то, что находится за ним. А вот как это сделать, этого пока еще никто не смог придумать.

Пока по поводу невидимости никаких практических результатов нет - все это теория и математика, проверенная на компьютерных моделях. Тем не менее практикой уже доказана верность теории, утверждает профессор. А именно, доказано то, что было давно известно, но необъяснимо: почему формула Френеля, объясняющая условия отражения и преломления света, работает не на всех углах. Есть так называемый угол Брюстера, при котором формула не работает, потому что свет ведет себя иначе. Все об этом знали, но не могли доказать ни математически, ни физически. Теперь, говорит профессор Гадомский, теория, которую он разработал со своими коллегами, полностью объясняет парадоксы формулы Френеля. А значит, теория верна.

В 2008 году группа из Калифорнийского университета Беркли добилась трехмерной невидимости, создав сетку из серебряных микроволокон, не отражающую и не поглощающую световые лучи. В результате глазом воспринимался лишь свет от объектов, находящихся позади закамуфлированного предмета. Подобная технология может в будущем привести к созданию ныне фантастической атрибутики — плащей невидимок

Плащ-невидимка может быть создан из метаматериалов. Команда ученых из США и Великобритании успешно провела лабораторное испытание плаща-невидимки. В ходе тестов специалистам удалось сделать небольшой медный цилиндр практически невидимым для микроволнового излучения. Созданный учеными плащ-невидимка состоит из 10 оптоволоконных колец, покрытых медными элементами. Такими искусственными композитными материалами (или метаматериалами) можно манипулировать, чтобы изменять направление электромагнитных волн. Подобно лучам света, микроволны отражаются от объектов, делая их видимыми для специальных приборов и создавая тень.

В отличие от излучения, вода, например, взаимодействует с предметами иначе. Когда на пути воды в реке попадается камень, она его обтекает и продолжает течь дальше. Глядя на реку, дальше по течению невозможно определить, что на пути воды была какая-то преграда. Новое устройство направляет микроволны вокруг объекта, восстанавливая их с другой стороны, подобно воде, обтекающей камень.

"Эти метаматериалы открыли новую главу в электромагнетизме. "Есть правило, по которому строится внутренняя структура метаматериалов: она должна быть меньше, чем длина волны, "Но если работать с видимым излучением - светом, - то в данном случае длина волны меньше микрона. В таком случае ваша микроструктура не должна превышать нескольких нанометров.

Джон Хоуэлл (John Howell) из Рочестерского университета (США) предложил весьма практичный способ создания относительно простых «плащей-невидимок» значительного размера. он создаёт систему из линз и зеркал, которые без участия метаматериалов с отрицательным коэффициентом преломления позволяют световым лучам огибать маскируемый объект так, как будто его не существует. Речь идёт о весьма традиционном подходе с хорошо известными проблемами: линзы и зеркала работали ещё в цирковых фокусах прошлых веков. Как видим, с её помощью одни объекты, находящиеся дальше, предстают нашим глазам на месте других объектов, располагающихся ближе...

.

В сентябре 2015 года появилась новость о создании американскими учеными плаща-невидимки. Принцип, использованный командой из Калифорнии — самый популярный среди ученых, работающих над этой задачей, — применение метаматериалов. Их особенность — это отрицательный угол преломления. Используя это свойство, ученые создают специальные покрытия, которые заставляют свет огибать объект, как вода обтекает лежащий камень. В данном случае основным компонентом материала стали микроскопические золотые антенны размером около 30 нанометров.

Использование кальцита:

Минерал за счет кристаллической структуры особым образом преломляет лучи света различной поляризации. Когда отраженный от маскируемого объекта свет попадает в устройство, он сначала проходит через две соединенные друг с другом призмы, а затем отражается от самой нижней части, попадает в нижнюю из призм и выходит наружу.

Результат: Если разместить на устройстве из кальцита маскируемый объект и смотреть на него сквозь кристалл, объект становится невидимым.

Проблемы: Пока устройство работает только в том случае, когда маскируемый объект расположен строго в определенном месте.

Лазеры и правильное магнитное поле

Создатели технологии: Дарран Милн и Наталья Королькова, Сент-Эндрюсский университет, Великобритания. Материалы: лазеры с точно подобранными длинами волн

Принцип работы: Лазеры с точно подобранными длинами волн вызывают индуцированную прозрачность за счет перевода поверхности в состояние, в котором оно не способно поглощать фотоны обычным способом. В этом состоянии его показатель преломления может иметь и отрицательные значения. Управлять этим процессом предлагается приложением внешнего магнитного поля.

Результат: Если плотность поля распределить правильным образом, то такой материал превращается в плащ-невидимку. Невидимость при помощи такого устройства можно будет включать и выключать в любой удобный момент.

Проблемы: Устройство позволяет скрыть объект, находящийся на какой-либо поверхности, но не в свободном пространстве.

Пушка невидимости

Создатели технологии: Чао Ван и его коллеги из Сингапурского университета

Материалы: Лазер, специальные линзы с диэлектрическими пазами, проецирующий аппарат. Принцип: Исследователи использовали так называемую технику суперразрешения. С помощью системы линз они создали участок пространства, в котором интенсивность света близка к нулю, а значит, невозможно что-то увидеть. Технология построена на том же принципе, который не дает нам четко видеть предмет, если он не в фокусе нашего зрения, только в данном случае этот эффект усилен.

Результат: «Пушка» создает трехмерный участок невидимости, ученые называют ее «пустой световой капсулой», который способен скрывать объекты. В ходе тестов исследователи скрыли 40-микрометровый трехмерный объект (букву N) от одной конкретной длины волны (630 нм – красный лазер).

Проблемы: Пока удалось показать работу системы только для определенной длины волны.

Физикам из Университета Юты удалось создать способ, при помощи которого объект хоть какого размера может стать невидимым. Для этого предмет окружают сильными излучателями, генерирующими электромагнитные волны. Эти волны складываются с падающими на объект волнами и происходит «стирание» изображения.

Т.о. Шапка-невидимка поступает со световыми волнами, как волнорез — с морскими.

Плащ-невидимка работает совсем не так, как шапка или эликсир: не меняя свойств предмета, он может направить лучи света в обход и заставить стороннего наблюдателя видеть только то, что находится позади. Сегодня субстанции с такими свойствами уже есть: это метаматериалы с отрицательным углом преломления, который заставляет лучи света огибать объект и делает его невидимым глазу.

Первопроходцем в области создания таких метаматериалов стал физик Имперского колледжа в Лондоне, сэр Джон Пендри. В середине 90-х он предположил, что достижение нужного угла преломления возможно не столько за счет химического состава молекул, сколько за счет их расположения. Ученый исходил из всем известного факта: на границе сред волны могут отражаться или преломляться, а внутри среды — поглощаться или проходить сквозь нее. Он предложил использовать материалы, в состав которых входит металл (проводник электричества) и диэлектрик. Тем не менее, когда в 2006 году дошло до опытов, выяснилось, что метаматериалы Пендри делают предметы невидимыми только в инфракрасном диапазоне. Тогда профессора Мичиганского университета Елена Семушкина и Сян Чжан предложили отказаться от металла и использовать только диаэлектрики: например, одноосные кристаллы, для которых характерно двойное лучепреломление при всех направлениях падающего света, кроме одного.

Чтобы сделать плащ-невидимку, такие кристаллы начали исследовать физики из Бирмингема. Вскоре им удалось создать материал с одноосными кристаллами нитрида кремния на прозрачной нанопористой подложке оксида кремния. Когда все кристаллы оказались на подложке, в них проделали отверстия нанометрового диаметра. В результате получилось гладкое оптическое зеркало, которое способно скрывать объекты в видимом диапазоне. Именно такую технологию, возможно, использовали канадские создатели военных «исчезающих плащей», которые пока держат состав своего материала в секрете.

Первым шагом стали расчеты сэра Пендри, как заставить лучи света обогнуть произвольный шар и выйти наружу тем же пучком, какой был на входе. Шар выбрали для простоты: какой бы формы предмет ни предстояло спрятать, его всегда можно погрузить внутрь сферы большего размера. Лучам свойственна радикальная несгибаемость. Преломиться они способны, а вот изогнуться — нет. Даже внутри линзы или призмы, которая их преломила, свет распространяется все равно по прямой. Правда, можно сконструировать цепочку из призм, вдоль которых свет будет перемещаться по длинной ломаной линии — а от ломаной недалеко и до кривой. В модели Пендри такую цепочку заменяет специальный материал, свойства которого плавно меняются от точки к точке. И в каждой из них материал ведет себя принципиально иначе, чем все известные людям вещества.

«Метаматериалами» такие вещества (в числе прочих) назовут только в 1998−м — в противовес просто материалам. Отличия — в геометрии. Мир, как известно, состоит из атомов. Берем деся¬ток-другой, расставляем их по своим местам внутри небольшой ячейки, а потом заполняем все пространство ее, ячейки, точными копиями. Так устроено большинство твердых веществ. Длина волны света намного больше размеров атома: масштабы соотносятся как у морской волны и гальки. Однако свет и звук реагируют на атомную решетку (те самые ячейки, повторенные во всех направлениях) еще слабее, чем цунами — на шероховатости дна.

В основе работы материала лежит принцип преломления высокочастотных волн. Изюминка метаматериала заключается в "обратном преломлении" видимого света.

На практике это означает, что свет способен переходить на другую сторону материала таким образом, как будто он проходит сквозь материал и то, что под ним визуально кажется скрытым.

Фактически с обратной стороны материал отображает лучи света с незначительным преломлением, примерно также, как-будто свет проходит сквозь стеклянный стакан с чистой водой. Разработчики метода говорят, что факт искажения объектов конечно присутствует и его видно, но в перспективе специалисты намерены добиться четкой трансформации лучей света на обратную сторону материала.

"Метаматериал - это искусственно созданные инженерных структуры, в природе нет ничего подобного с такими же необычными оптическими свойствами. Эта система способна изменить расположение электромагнитных волн, что приводит к обратному преломлению света в микроволновом диапазоне",

Создан две технологии изготовления материала, обеспечивающего невидимость. Одна использует металлические слои наносетки, другая – серебряные нанонити. Применение разработанных метаметаллов (искусственных металлов) позволяет изменить оыбчное распространение света, заставляя его обходить электромагнитную волну вокруг объекта. Причина такого поведения света заключается в отрицательном коэффициенте преломления. Оба материала достигают отрицательного коэффициента преломления путем минимизации энергии, потерянной при прохождении света через них.Металлическая наносетка состоит из чередующихся слоев серебра и непроводящего фторида магния.

Серебряные нанонити были созданы в пористом оксиде алюминия с помощью оксидной матрицы.

В подобной среде величины магнитной и диэлектрической проницаемости - фундаментальные характеристики материи - плавно меняются так, что электромагнитные волны, распространяющееся внутри нее, отклоняются и огибают предмет, помещенный в нее, и тот остается невидимым для внешнего наблюдателя. В альтернативном варианте применения этой технологии, реализованной в данном случае, волны света все же достигают спрятанного предмета и отражаются от него, однако для наблюдателя этого отраженный свет выглядит отраженным от плоской поверхности, находящейся под плащом. Реализация этого принципа стала возможной с появлением в последние годы нового типа материалов - композитных материалов, свойства которых определяются не столько их составом, сколько геометрией внутреннего строения. Такие материалы, получившие название метаматериалов, позволили получить свойства, не встречающиеся в природе, в частности отрицательную диэлектрическую и магнитную проницаемости среды. Для того, чтобы материал, созданный командой Эргина, и скрывающий предметы от наблюдения в инфракрасном диапазоне волн, мог делать предметы невидимыми в видимом диапазоне волн света, его структура, должна состоять из полимерных фрагментов размером всего 10 нанометров. Создание таких маленьких объектов представляет существенную техническую сложность, поэтому в ближайшее время ожидать применения подобной технологии не стоит.

для выполнения всех этих трюков метаматериал должен обладать регулярной узорчатой структурой с характерным размером элементов, сравнимым с длиной используемой волны. Соответственно, если речь идёт о видимом или инфракрасном свете, нужна субмикронная, практически нанометровая точность выдерживания линий такого узора. Потому-то для создания экспериментальных кусочков метаматериалов учёные до сих пор использовали электронно-лучевую литографию. Полученные этим трудоёмким методом образцы оказывались слишком маленькими, чтобы можно было рассчитывать на построение из них какой-нибудь практической системы. Специалисты из университета Иллинойса (University of Illinois) сумели обойти это препятствие. Они разработали метод создания метаматериалов при помощи печати. По информации Technology Review, начинается процесс с изготовления полимерного штампа. На него наносится промежуточный слой и затем рабочие слои собственно метаматериала (серебро и фторид магния). Далее штамп помещается на новую подложку (стекло или гибкий пластик), промежуточный слой вытравливается, а узор из металлов переносится на новую поверхность. Хотя само изготовление штампа очень кропотливое, далее с его помощью можно «ткань для плащей-невидимок» производить быстро и в большом количестве.

Можно исхитриться и построить волнорезы. Или, точнее, светофоры, которые не сводят волну на нет, а перестраивают ее движение. Атомы собирают в жесткие

группы — допустим, по миллиону — и выкладывают новую решетку уже из таких групп. Световые волны теперь не пройдут мимо. А, например, замедлятся в тысячу раз. Или ускорятся. Или повернут вспять. Во сколько раз изменится скорость, таким и будет индекс преломления (в случае «вспять» он, понятно, отрицательный). Это и есть метаматериал для хирургической работы с лучами света.

Хирургической — в буквальном смысле: световой пучок режут на лоскуты и собирают заново. Просто взять и разогнать каждый фотон по отдельности нельзя, потому что даже фотонам двигаться быстрее скорости света запрещает теория относительности. Речь про коллективную скорость: ученых интересует, как движутся гребни волн, а не отдельные порции воды. Разумеется, новые гребни «собраны» из материала самых разных волн, какими те были секунду назад.

Новый эксперимент в области невидимости провели Андреа Алу (Andrea Alu) и его коллеги из Техасского университета в Остине. Для создания «плаща» они использовали плазмонный метаматериал (plasmonic metamaterial).

В таком образце падающий свет индуцирует рождение квазичастиц — поверхностных плазмонов. Они, в свою очередь, способны формировать распространяющиеся электромагнитные волны, параметры которых можно настраивать, меняя состав и геометрию материала.

«Плащ» Алу при помощи плазмонов создаёт негативное изображение укрытого объекта. В результате сложения волн получается эффект, названный физиками «погашение рассеяния» (scattering cancellation).

"Мы реализовали оболочку, которая рассеивает свет сама по себе. Но интересный момент: если совместить эту оболочку с объектом внутри, оба будут парировать друг друга и предмет станет полностью невидимым, — поясняет Андреа.

Опыт показал, что этот метод скрытия трёхмерного тела работает в свободном пространстве, при разных углах падения волн, причём как в ближнем, так и в дальнем поле.

Конечно, от этого опыта до подлинной шапки-невидимки, способной «растворить в воздухе» что угодно, да ещё в видимом свете, – очень далеко. Достаточно сказать, что оболочка, придуманная Алу, должна быть подогнана под конкретный скрываемый объект.

Ученые из Департамента энергетики США, Национальная Лаборатория Беркли и Калифорнийского университета разработали ультратонкий плащ, который скрывает объект от обнаружения в видимом диапазоне. Пока этот плащ микроскопического размера, однако принципы, лежащие в основе технологии, позволят делать плащи-невидимки и более крупного размера, чтобы скрывать макроскопические предметы.

Исследователи сделали плащ из золотых наноблоков толщиной около 80 нанометров и обернули вокруг трехмерного объекта размером в несколько биологических клеток. Поверхность плаща изготовили с помощью мета-инжиниринга и перенаправили отражение световых волн так, чтобы объект становился невидимым для оптического обнаружения, когда плащ активируется.

Свет рассеивается от взаимодействия с веществом, что позволяет нам видеть объекты. Правила, которые регулируют эти взаимодействия в естественных материалах, можно обойти. За последние десять лет Чжан и его исследовательская группа изучали, как свет взаимодействует с метаматериалами.

Беркли выяснили, что, когда красный свет коснулся произвольной 3D-формы площадью около 1300 квадратных микрон, которая была завернута в наноплащ, свет, отраженный от поверхности, был идентичен свету, отраженному от плоского зеркала, что сделало объект под ним невидимым. При этом плащ можно «включать» и «выключать» переключением поляризации наноантенны.

Углеродные нанотрубки: эффект миража

Ученые из Университета Техаса в Далласе разработали технологию использования углеродных нанотрубок, которая позволяет «стирать» объекты. В ее основе лежит эффект миража, или фототермическое преломление. Чтобы заставить предмет «исчезнуть», специалисты используют цилиндрические молекулы углерода с высокой теплопроводимостью. Включая и выключая подачу тока, ученые нагревают и остужают материал, вынуждая предмет за ним появляться и пропадать. Основная проблема техасского изобретения, тем не менее, заключается в том, что для его работы скрываемый объект непременно должен находиться в контейнере с водой.

«Плащ», изобретенный в Национальной лаборатории имени Лоуренса, гибок, но пока слишком дорог. Принцип действия состоит в том, что множество микроскопических зеркал автоматически разворачиваются в направлении источника света. Известно, что «плащ-невидимка» покрыт слоем фторида магния, на который нанесен узор из крошечных золотых кирпичиков-антенн толщиной в 30 нанометров. Это очень тонкая пленка, во много раз тоньше волоса. Общая толщина вместе с подложкой составляет 50 нанометров. «Кирпичики» представлены в шести различных размерах, в пределах от 30 до 220 нанометров в длину и от 90 до 175 нм в ширину. Благодаря этим микроантеннам существует возможность поворачивать зеркальные поверхности перпендикулярно направлению света и полностью его рассеивать. При этом учитывается и частота, и фаза излучения, - относительно начального параметра они повернуты на 180 градусов, что позволяет полностью его компенсировать. При правильной настройке поверхностей полированный золотых плоскостей можно придать отраженному свету любой эффект. Он может изображать фон объекта (например, пол) или нечто совершенно другое. Если плащ-невидимка будет достаточно большим, теоретически им можно накрыть что угодно. К примеру, танк будет похожим на велосипед. Или его вообще будет не видно. Практические перспективы Исследования проводились в световом диапазоне с длиной волны 730 нм (ближняя инфракрасная область спектра). Наблюдалось практически идеальное отражение.

Телепортация для несогласных

Британцы пошли еще дальше. Их самая свежая концепция сводится к созданию “плаща-невидимки”, способного скрыть от наблюдателя не только предмет, но и целое событие, целый временной отрезок. К примеру, на площади, находящейся под непрерывным наблюдением видеокамер, происходит стихийный митинг. Или “Марш несогласных”.

Используя специальное устройство, ученые создают на этой площади пространственно-временной коридор. Митинг длится некоторое время, произносятся пламенные речи. После чего все расходятся. В течение всего времени, пока работал пространственно-временной “плащ-невидимка”, видеокамеры передавали на пульт в режиме реального времени... безлюдную площадь, какой она была до митинга.

Однако термин “телепортация” связан с относительно недавней шумихой, возникшей на основе реальных опытов по телепортации квантовых состояний объектов. Чуть больше десяти лет назад это осуществили австрийские физики, “телепортировав” квантовое состояние одного фотона (световой частицы) на другой.

Создание невидимого щита станет возможным лишь через много лет, однако исследования немецких ученых могут со временем привести к созданию более мощных микроскопов и систем, позволяющих превращать солнечный свет в электроэнергию. Эта область исследований называется трансформационной оптикой. С помощью нанотехнологий ученые создают из металла, электронов и полупроводников микрообъекты, с помощью которых им удается изменить направление световых волн таким образом, что свет становился невидимым для невооруженного глаза.

Ученые из Технологического института в Карлсруэ продемонстрировали, какие новые возможности появляются благодаря их открытию: они изменили направление световых волн в трехмерном пространстве, скрыв небольшую выпуклость на золотистой поверхности. При этом сама эта поверхность тоже стала невидимой в почти видимом инфракрасном свете.

«Если вы концентрируете свет в микроскопическом пространстве, то возможно высокоэффективное преобразование света в электроэнергию; это – фотоэлектрическая энергетика, в настоящее время энергетика представляет огромный интерес, и фотоэлектричество может быть использовано для мгновенного преобразования световой энергии в электрическую».

Немецкие ученые признают, что пройдет еще много времени, прежде чем будет создана технология, позволяющая сделать предмет полностью невидимым. Однако в будущем это станет возможным. Созданные до сих пор невидимые щиты позволяли сделать предмет невидимым в двумерном пространстве, однако он продолжал отбрасывать тень, которую можно зафиксировать с помощью соответствующих приборов. Но на сей раз немецким ученым впервые удалось «спрятать» предмет в трехмерном пространстве.

Физики создали ковры-невидимки для инфракрасного света

Сразу две группы физиков объявили о разработке материалов-невидимок, "работающих" в инфракрасном диапазоне. Принцип "обмана" у обоих материалов сходный. Ковры-невидимки представляют собой кремниевые пластины с утолщением. Попадающие на пластины лучи света изгибаются материалом таким образом, что наблюдатель не видит утолщения. То есть, материал выглядит абсолютно плоским.

Плащ-невидимка, созданный первой группой исследователей под руководством Сян Чжан (Xiang Zhang), представляет собой пластину из оксида кремния толщиной 250 нанометров, отделенную кремниевой прокладкой от лежащего ниже диска SiO2. Пластина пронизана отверстиями. Вторая группа физиков во главе с Михаль Липсон (Michal Lipson) заменила отверстия на нанометровые столбики. Отверстия и столбики, расположенные определенным образом, изменяют пути преломления света. Физики из США собрали прототип маскирующего устройства простой конструкции, которое может скрывать от наблюдения во всем видимом диапазоне объекты сравнительно большого размера. Действие устройства основано на свойствах волновода специальной формы. «Все представленные ранее схемы маскирующих устройств опирались на использование дорогих и сложных в производстве метаматериалов, — отмечает один из авторов работы Владимир Шалаев, представляющий Университет Пердью. — Мы же показали, что обычный волновод переменного сечения может при определенных условиях приобретать свойства комплексной наноструктуры». В ходе экспериментов ученым удалось добиться маскирования области, размеры которой в 100 раз превышают длину волны падающего на нее лазерного излучения; устройства на базе метаматериалов заметно проигрывают новой разработке по этому показателю, обеспечивая сокрытие объектов, лишь в несколько раз превосходящих по размерам длины волн видимого света. Кроме того, применение волновода позволяет отказаться от большей части металлических элементов конструкции, поглощающих видимое излучение.

Схема предложенного учеными маскирующего устройства

В состав устройства входят линза и плоская стеклянная подложка; обе они покрыты пленкой из золота. Форма образованного этими двумя поверхностями волновода позволяет изменять коэффициент преломления излучения от 0 до 1, «имитируя» присутствие метаматериалов. «Вместо того чтобы естественным образом отразиться, поток света «обтекает» помещенный в центр объект, как вода обтекает камень, и выходит с другой стороны».

Физики создали прототип стеклянного "генератора невидимости". Созданный учеными материал делает невидимыми находящиеся рядом предметы за счет своей способности особым образом преломлять падающие на него лучи света. Материалы, обладающие такими свойствами, которые обусловлены в первую очередь структурой, а не составом, получили название метаматериалов. На сегодняшний день физикам удалось разработать метаматериалы также из металлов и керамики.

Авторы новой работы предложили схему метаматериала, состоящего из стеклянных столбиков-резонаторов, "расставленных" в форме концентрических окружностей так, что в итоге они образуют цилиндр. Вершины столбиков направляют лучи падающего на них света так, что они огибают находящийся неподалеку маскируемый объект, делая его невидимым для наблюдателя.

Предложен пространственно-временной плащ-невидимка

Новое гипотетическое устройство влияет на поток света таким образом, что в нём появляется временной туннель – промежуток времени, внутри которого могут происходить события, не детектируемые наблюдателем Пространственно-временной плащ (spacetime cloak — STC) словно вырезает кусочки из истории объекта и склеивает их заново. В теории, вооружённый STC вор может зайти в комнату и вскрыть сейф, в то время как на записи с камеры наблюдения будет всё время видна лишь пустая комната (манипуляцию с самой записью мы не рассматриваем).

Состоять такое устройство должно из прозрачных стенок. Одна в нужный момент времени начинает тормозить проходящий свет, а вторая — ускорять. В потоке лучей образуется проход, внутри которого объект может совершить те или иные действия. После его ухода отстающие лучи ускоряются так, что догоняют передний фронт и точно сливаются с ним. Для стороннего наблюдателя создаётся иллюзия, будто поток света никогда не прерывался. STC для человека вряд ли реален, и вообще растягивание STC до размеров комнаты и на большое время – за пределами возможности технологий. Но для микрочастиц и быстротекущих процессов создать его можно.

В плане реализуемости STC авторы указывают на многочисленные успехи так называемых плащей-невидимок — метаматериалов, скрывающих объекты в различных диапазонах волн. Только если обычные "плащи" влияют на преломление и отражение лучей, то STC — лишь на их скорость, оставляя направление распространения без изменения. (Детали работы можно найти в статье в Journal of Optics.). Учёные поясняют, что в поиске STC идти нужно в направлении нелинейной оптики. Например, с её помощью можно попробовать применить пространственно-временной плащ в системах передачи и обработки данных. Так можно было бы реализовать "прерывание без прерывания" — переключение процессора на работу с другим каналом, в то время как поток данных по первому каналу для наблюдателя будет выглядеть непотревоженным.

В последнее десятилетие исследованиям маскировки и невидимости объектов посвящено достаточно много работ. В них предложено несколько подходов для достижения этой цели на основе так называемых метаматериалов – сложных систем, оптические и электромагнитные свойства которых зависят не от свойств использованных веществ, а от созданной периодической структуры. Это позволяет конструировать материалы с заданными свойствами, в том числе и несуществующими в природе. Таким метаматериалом может быть, например, периодическая структура из металлических элементов, образующих некое подобие кристалла. Для простоты ее можно представить в виде помещенной в диэлектрик многослойной сетки, ячейки которой могут быть образованы элементами различной формы. Разные исследователи использовали сетки из проволоки, серебряных иголок, медных колец, пластин с отверстиями и т.п. Однако такие материалы сложны в производстве и работают в узком диапазоне частот.

Физики, представляющие Санкт-Петербургский университет информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) и Физико-технический институт имени А.Ф.Иоффе (ФТИ), экспериментально доказали возможность сделать невидимым наполненный водой стеклянный цилиндр, не используя никаких дополнительных покрытий из метаматериалов. Ценность разработанного метода в его простоте и