Mūsdienu metamateriāli teorētiski ļauj padarīt cilvēku neredzamu, taču praksē tas joprojām ir ļoti tālu.
Nesen Weibo tīkla ķīniešu segmenta lietotāju vidū īsā laikā vīrusu popularitāti ieguva video, kurā attēlots, kā cilvēks izmanto “neredzamības apmetni”. Interesanti, ka, kaut arī no zinātniskā viedokļa tas ir diezgan reāli, šobrīd pasaulē vienkārši nav tik perfektu apmetņu, lietusmēteļu un pat šāda veida cepuru. Turklāt videoklips, kas piesaistījis desmitiem miljonu cilvēku uzmanību, patiesībā ir tikai viltots.
Pirmkārt, neliela teorija. Video parādītais ir teorētiski iespējams, lai arī pat pagājušajā gadsimtā fiziķi bija pārliecināti, ka neredzamībai ir vieta tikai H. G. Velsa romānos. Fakts ir tāds, ka 1967. gadā Viktors Georgievich Veselago aprakstīja paredzamās materiālu īpašības ar negatīvu refrakcijas koeficientu.
Refrakcijas indekss ir vienāds ar materiāla gaismas krišanas leņķa sinusola un materiāla gaismas refrakcijas leņķa sinusola attiecību. Ja mēs ņemam gaisu, tad tā refrakcijas indekss ir ļoti tuvu vienotībai (tomēr vasarā miglā tas ir lielāks), tāpēc tas nekropļo objektu kontūras. Jau ūdens refrakcijas koeficients pārsniedz vienotību, un virkne optisko stiklu - vēl vairāk. Materiāls ar negatīvu refrakcijas koeficientu ir mākslīgs metamateriāls, kura īpašības nosaka speciāli izveidota periodiska struktūra tajā.
Pirmkārt, neliela teorija.
Iedomājieties situāciju, kurā mums ir:
- cilvēks, kurš vēlas sevi maskēt;
- šim nolūkam nojume, kas izgatavota no metamateriāla;
Reklāmas video:
- ārējs novērotājs.
Kas notiek šajā gadījumā?
Metamateriāls ļauj to izgatavot tā, lai slāpēti gaismas viļņi, kas tajā iekrīt no vienas puses (paslēpti no novērotāja), saskaitītos un pastiprinātos. Tādējādi tas sāks “transportēt” daļu gaismas no tālā fona, aizēnots ar maskēšanās virsmu, uz āru - uz ārēju novērotāju. Tomēr šajā gadījumā metamateriāls neķer gaismas viļņus, ko atstaro no slēptā cilvēka, - to avots ir tuvāk tam speciāli noregulētajam “redzes fokusam”. Rezultātā šādi viļņi tiek reproducēti uz pusi, kas vērsta pret novērotāju (pretējā metamateriāla puse). Tas rada sajūtu, ka, izņemot fonu, aiz metamateriāla nav nekā.
Tomēr, tāpat kā jebkura optiskā ierīce, visi esošie metamateriāli ir pārāk rupji sakārtoti, lai aizvietošanu cilvēka acs nepamanītu. Piemēram, metamateriāli ļauj tikai viļņiem ar noteiktu garumu "gludi" saliekties ap apņemto priekšmetu. Tāpēc cilvēks, kurš atrodas aiz metamateriāla ekrāna, var būt tikai caurspīdīgs un ar sava veida kontūru noteiktā diapazonā. Lai strādātu pat tik pieticīgā līmenī, metamateriālam jāatrodas stingri noteiktā attālumā no apņemtā objekta vai personas.
Teorētiski jūs varat izveidot metamateriālu ar lielāku elastību darbā, bet patiesībā pirms tam vismaz desmitgades ilgs rūpīgs darbs. Pirmie zinātniskie pētījumi Rietumu pasaulē par šo tēmu parādījās tikai 2007. gadā, un pirmie metamateriālu paraugi optiskajam diapazonam tika izveidoti (turpat) tikai pirms deviņiem gadiem. Mūsdienu materiālu gaidīšana šodien, kā parādīts vīrusu ķīniešu videoklipā, ir tas pats, kas gaidīt, ka iPhoneX klases ierīce tiks ražota no 1940. gadu tranzistoriem.
Kas tad ir video? Filmas Quantum Video producents Zhu Zhensong sacīja Šanhajas oficiālajam žurnālam Jiefang Daily (Ķīnas komunistiskās partijas vietējais iemutis), ka video ir viltots. “Tāda programmatūra kā Adobe After Effects, Nuke vai Blackmagic Fusion var rediģēt fonu un tajā ievietot objektus. Līdzīgi efekti jau ir izmantoti vairākiem kaujiniekiem,”viņš sacīja.
Tomēr patiesībā jums nav jābūt filmas veidotājam, lai radītu aizdomas par šī video safabricēšanu. Problēma ir tā, ka tajā ir vairākas nelielas neatbilstības. Piemēram, ar cimdiem personai, kurai ir “neredzamības apmetnis”. Ar to, ka aiz filmas tiek parādīti visi aiz tās esošie objekti, izņemot cilvēku, ieskaitot dēļus pie viņa kājām. Īsts "neredzams" metamateriāls, kas spēj pārnest fona attēlu tālumā, bet paslēpjot tuvumā esošus objektus, maskētu ne tikai cilvēku, bet arī tos nedzīvos objektus (dēļus pie viņa kājām), kas atrodas tādā pašā attālumā no filmas kā maskējamā persona.
Visbeidzot, videoklipā patiešām pārvietojas tikai tās fona lapas, kuras mēs neredzam caur “neredzamības apmetni”. Ir ārkārtīgi apšaubāmi, vai viens un tas pats vējš dažus augus virpinās - ārpus “mantiņas” seguma - un nevirzīs citus, tos, kas atrodas aiz tā.
Īsāk sakot, mēs tikai cenšamies iegūt vīrusu video, kurā ir daudz skatījumu par modernu un zinātnes pasaulē populāru tēmu. Varbūt tas ir pat noderīgs izglītības nolūkos. Galu galā, kas vēl bez vīrusu viltota video var mums atgādināt krievu zinātnieka prognozes pirms pusgadsimta?
IVAN ORTEGA