Главная Общество Наука

Первым делом самолеты

Сделан еще один шаг на пути к невидимости

Уникальная компьютерная модель, разработанная французскими и британскими математиками из Ливерпульского университета (University of Liverpool), показывает принципиальную возможность создания объектов размером с самолет или субмарину, которые казались бы невидимыми даже с небольшого расстояния (публикация в американском научном журнале Optic Letters).

Напомним, что ученые сравнительно недавно уже смогли продемонстрировать "в натуре" что-то вроде "бобины-невидимки", покрытой так называемыми "метаматериалами" ("metamaterials") - хитроумными микроскопическими паттернами в меди и стекловолокне, столь замысловатым образом искривляющими электромагнитное излучение, что удается полностью скрыть заключенный внутри объект, показывая вместо него практически пустое место. Правда, речь тогда шла не об оптическом диапазоне, а о микроволновом излучении, поскольку элементы метаматериала, управляющие ходом лучей - т.е. структуры с экзотическими электромагнитными свойствами - должны быть гораздо меньше длины "просвечивающей" волны, и с длинноволновым излучением работать гораздо проще. К тому же "невидимым" предмет казался лишь наблюдателям, находящимся в определенной плоскости... Да и невидимость была не совсем безупречная - положение скрытого предмета выдавала небольшая "тень". Еще одно ограничение заключалось в том, что ученые до сих пор могли заставить казаться невидимыми лишь достаточно отдаленные от наблюдателя объекты.

А вот теперь математик из Ливерпуля Себастьян Генно (Sébastien Guenneau) совместно с Фредериком Золлой (Frédéric Zolla) и профессором Андре Николе (André Nicolet) из Университета Марселя с помощью специально разработанной компьютерной модели GETDP (General Environment for the Treatment of Discrete Problems - программная среда для получения числовых решений интегро-дифференциальных уравнений, связанных с физическими задачами определенного типа) доказал, что объекты, наделенные невидимостью, могут быть скрыты даже с близких расстояний. И когда-нибудь все это станет справедливо не только для когерентных монохромных пучков, но и для привычного всеволнового диапазона.

Разумеется, применение подобных материалов могло бы совершить настоящий переворот в военных технологиях - прежде всего при конструировании реактивных истребителей и субмарин, а затем, возможно, и в качестве индивидуального камуфляжа каких-нибудь спецподразделений (они смогут выпрыгивать прямо из воздуха, как Хищник из одноименного фильма). По мнению британцев, ждать этого момента осталось уже совсем недолго - лет за десять инженеры должны управиться с чисто техническими проблемами, и поэтому у многих комментаторов теперь вызывает удивление открытость, с которой математики делятся своими разработками, давно уже интересующими военных... Вероятно, эта тематика пока не подверглась тотальному засекречиванию просто в силу своей видимой абстрактности и фантастичности.

По мнению Генно, форма и структура самолетов делают их идеальными объектами для сокрытия, ведь техника обладает жесткой конструкцией и ее движения легко алгоритмизовать. С людьми и животными такой фокус уже не пройдет - там должны возникнуть большие трудности, поскольку движения в таком случае малопредсказуемы, и плащ-невидимка в том виде, в каком он теперь мыслится, не в силах их будет эффективно скрывать: живое существо легко выдаст любое внезапное движение. То есть плащ вроде того, что носил Гарри Поттер, все еще невозможен, но разработчики в этом направлении продолжают двигаться.

В принципе, в природе уже есть объекты, которые путем искривления метрики пространства-времени (в полном согласии с Общей теорией относительности Эйнштейна), способны искривлять световые лучи, заставлять их огибать предметы (речь о массивных звездах и квазизвездных объектах). Примерно такая же задача стоит и перед метаматериалами, разделяющими свет на два или большее число огибающих тело потоков и в результате приводящих к новой волновой картине, имитирующей для внешнего наблюдателя состояние без маскируемого предмета. В Британии, Франции и США эти исследования проводятся, в частности, под руководством профессора физики сэра Джона Пендрая (John Pendry) из Лондонского имперского колледжа (Imperial College London).

"До сих пор было неясно, могут ли фотоны (то есть световые кванты) "дробиться", формируя новые световые волны, когда источник света находится достаточно близко к маскируемому объекту. Если мы используем обычные оптические модели, в которых свет имитируется движением световых пучков, то на небольших расстояниях происходят сбои, и объект перестает быть полностью невидимым. Однако при переходе к волновой картине этих процессов мы убеждаемся, что невидимость может быть сохранена", - так несколько туманно доктор Генно поясняет суть новых достижений математиков. Возможно, здесь имеются в виду чисто волновые по своему происхождению эффекты, когда даже один фотон может пройти сразу несколькими вроде бы "взаимоисключающими" путями - в силу неприменимости понятия траектории к элементарным частицам.

Источники:
Scientists step closer to realising invisible technology - University of Liverpool - Newsroom - Press releases
'Invisible' Objects Closer - Photonics.Com
Scientists Close to Creating Invisibility - UPI

Ссылки:
Возможность существования плаща-невидимки сведена к математической теореме
IT-байки: О невидимости, мнимой и настоящей
Ученые изобрели "плащ-невидимку"!
Метаматериалы вплотную подошли к оптическому диапазону
Электронную линзу Веселаго можно изготовить из графена
Как приготовить пули из медленного света
В поисках суперлинзы
Оптический "нано-тюль" выходит в видимый дипазон
The Science Fact and Fiction of Invisibility
Cloaking device - Wikipedia

Статья

Эльфийский плащ стал реальностью

Американские исследователи сумели продемонстрировать вполне работоспособный образец покрытия, делающего невидимым все, что под ним скрыто. Работает это пока, правда, только в микроволновом диапазоне, и невооруженным взглядом эффект невидимости наблюдать не удастся.

Статья

Рентген вернет драконовские законы

Удалось продемонстрировать работоспособность нового метода рентгеновской флюоресценции, позволяющего реконструировать, казалось бы, навсегда исчезнувшие надписи на каменных табличках 2000-летней давности.

Статья

Наномандала принесет в мир нанотехнологий буддистское счастье

Организованное взаимодействие отдельных атомов в нанотехнологии имеет некоторое сходство с картинами, возникающими под руками трудолюбивых буддистских монахов, создающих из цветного песка в ходе специальных таинств так называемые песочные мандалы. Цели и методы создания такой мандалы в восточных и западных культурах, конечно, довольно сильно различаются.

Статья

Уфимским ученым за электропроводящие полимеры сулят "нобелевку"

Сенсационное открытие сделали башкирские ученые. Оно совершит переворот в мире физики. Сотрудники уфимского Института физики молекул и кристаллов заставили бежать электрический ток по полимерам. До сих пор ни одному научному институту мира такого не удавалось. По всей видимости, еще большее значение подобное открытие будет иметь для грядущей эры нанотехнологий.

Статья

Физики создают свою мечту - карманные плазменные суперускорители

Три коллектива европейских и американских специалистов по физике плазмы одновременно опубликовали результаты экспериментов, которые позволяют надеяться на скорое появление мощных и чрезвычайно компактных ускорителей электронов. Создание электронных ускорителей небольших размеров - это давняя мечта ученых.

Статья

Безделушки из наночастиц предвещают технологический переворот

Физики из Китая, Японии и США научились создавать внутри стеклянных пластинок объемные структуры, составленные из золотых наночастиц.

Статья

Самые выдающиеся открытия 2003 года: темная энергия, пентакварки, бозе-конденсаты, квантовые компьютеры и др.

Многие западные издания выстраивают своеобразные хит-парады научных достижений уходящего 2003 года. Мы публикуем один из таких списков, составленный редакцией издания PhysicsWeb.

Статья

В эксперименте впервые наблюдался обратный эффект Доплера

Существование предсказанного еще в 40-х годах прошлого века так называемого обратного доплеровского эффекта было впервые подтверждено экспериментально. Британские исследователи признают, что их результаты в какой-то мере противоречат обычному здравому смыслу, однако утверждают, что все это может найти реальное применение в медицинских источниках излучения и в телекоммуникационной технике.

Статья

В "темном свете" обнаружены оптические вихри и скрытые цвета

Физики из Университета Глазго впервые наблюдали скрытые цвета, которые, как недавно было предсказано, должны существовать в "темном свете". Феномен темного света тесно связан с областями пространства, известными как "фазовые дислокации" или сингулярности, которые изучаются в рамках сингулярной оптики. Кроме всего прочего, подобные эффекты могут применяться для того, чтобы заманить в ловушку и вращать микрообъекты в своеобразном "оптическом пинцете".

Статья

Американские физики спасли теорию Эйнштейна: информация действительно не может передаваться быстрее света

Группа американских физиков, не щадя своего времени и средств, помогла торжеству здравого смысла: они доказали, что следствие не может предшествовать своей причине. Эксперименты подтвердили, что недавнее сенсационное исследование, согласно которому свет, казалось, распространялся со скоростью, превышающей его же собственную скорость в вакууме, не противоречит основополагающему для физики понятию причинно-следственной связи.

Статья

Последняя нерешенная проблема классической физики близка к решению благодаря сверхтекучему гелию

Это кажется невероятным, но теории гидродинамической турбулентности в завершенном виде не существует до сих пор, созданы только так называемые полуэмпирические теории турбулентности. Вообще это является одной из важнейших проблем современной теорфизики. Теперь сделан важный шаг в описании турбулентности в сверхтекучем гелии-3, что может помочь, наконец, в решении проблемы турбулентности и в классических жидкостях.

Статья

Новая теория шаровых молний

Джон Джилман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе недавно предположил, что по крайней мере одно из свойств шаровой молнии - когезию (cohesion), способность удерживать частицы, составляющие оболочку светящегося шара, вместе на протяжении десятков секунд или даже минут - можно объяснить в терминах атомов Ридберга. Однако другие исследователи, занимающиеся изучением этого феномена, отнеслись к такому выводу скептически.

Статья

Когда сказка станет пылью... (Нанотехнологии: революция начинается)

В самые ближайшие годы произойдет технологическая революция, в результате которой мы обзаведемся портативными мощными хранилищами памяти, всевидящими глазами и всеслышащими ушами, невидимыми помощниками, готовыми исполнить любую прихоть, и к тому же станем практически бессмертными.

Статья

Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному

Генрих Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %. Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на наноразмерные устройства.

Статья

Разработана батарейка для наномашин

Американские исследователи запатентовали технологию, позволяющую создавать батарейки поперечником в тысячные доли миллиметра. Изготовление таких микроскопических блоков питания - первый и едва ли не самый неотложный шаг к построению реально работающих наномашин. Сверхминиатюрные роботы могли бы производить химический анализ окружающей среды или вводить микропорции лекарства, находясь в человеческом организме.

Статья

"Теорема несокрытия" и информационный парадокс черных дыр

Теорема, выведенная физиками-теоретиками из Великобритании и Индии, непосредственным образом касается информационного парадокса, возникающего в связи с изучением едва ли не самых загадочных объектов нашей Вселенной - черных дыр.

Статья

Раскрыта тайна загадочного античного калькулятора

Удалось раскрыть тайну замысловатого античного "калькулятора" - так называемого Антикитерского механизма, который был найден ныряльщиками за губками в 1902 году. Свыше двух тысячелетий этот артефакт покоился среди останков кораблекрушения вблизи греческого острова.

Статья

Вавилонские молчальники

Удалось создать устройство, способное любого человека превратить в полиглота. Оно снабжено электродами, которые прикладываются к лицу и шее экспериментатора и могут выделять и интерпретировать особые последовательности электрических импульсов, посылаемых лицевым мускулам и языку во время произнесения слов.

Статья

Информация может быть отрицательной

То, что истинно в нашем обычном повседневном мире, может совершенно не работать в случае сверхмалых расстояний. Теперь выясняется, что существование "отрицательного знания" вполне возможно в условиях квантового мира.

Статья

Вниз по "кротовой норе"

Гипотетическая субстанция с отрицательным давлением, необходимая для изготовления "червоточин" (то есть особых каналов в пространственно-временном континууме, по которым можно почти мгновенно перемещаться во времени и пространстве), похожа на недавно открытую темную энергию, благодаря которой космическое пространство расширяется с возрастающей скоростью.

Статья

Новые машины превратят наши дома в мини-фабрики

Суперпринтеры- репликаторы, которые способны "напечатать" самые разнообразные применяемые в повседневном быту вещи - от чашки до кларнета, - причем очень быстро и дешево, могут появиться едва ли не в каждом нашем доме в самые ближайшие годы. Изготовление многих нужных вещей в домашних условиях позволило бы уменьшить их стоимость до нескольких фунтов, при этом можно было бы забыть про огромные фабрики и многочисленные магазины.

Статья

Математики нашли новую идеальную форму

Сталактиты растут за счет просачивания воды сквозь трещины, щели и поры в сводах пещеры. Их формы могут быть весьма прихотливыми, однако, как выясняется, в основе каждого такого образования лежит одна и та же уникальная математическая формула, определяющая его идеальную форму.

Статья

"Отпечатки пальцев" в небе нашли свое объяснение

Группа физиков опубликовала статью, где дается объяснение известного с позапрошлого века феномена, который в буквальном смысле слова находится перед нашими глазами, но до сих пор не поддавался удовлетворительному объяснению. Речь идет о поляризации света в дневном небе и о тех фигурах, что можно наблюдать в поляризационных очках.

Статья

Математики научились создавать отпечатки пальцев

Отпечатки пальцев криминалисты уже давно привыкли использовать в интересах следствия, однако, как ни странно, ученым до сих пор был непонятен конкретный механизм формирования прихотливых папиллярных линий. Теперь американские математики смогли воспроизвести эти структуры с помощью компьютерных симуляций.

Статья

Утверждается, что доказана знаменитая гипотеза Римана

Известный французский математик Луи де Бронж де Бурсиа, заведующий кафедрой в американском Университете Пардью, утверждает, что ему удалось доказать знаменитую гипотезу Римана. В случае, если коллеги профессора де Бронжа не обнаружат ошибок в этой пока еще не опубликованной работе, он получит премию, равную миллиону долларов.

Статья

Немецкие математики установили, что Вселенная по форме напоминает дудку

Вселенная может иметь форму не какого-нибудь там шара или додекаэдра, а... рожка или горна. Точнее говоря весь наш космос вытянут в этакую длинную трубку, с узким концом с одной стороны и "раструбом" с другой. Такая "конструкция" нашей Вселенной кроме всего прочего подразумевает, что она конечна, а в каких-то ее местах встречаются области, где можно увидеть собственный затылок.

Статья

"Эффект бабочки": машина времени и Интернет

"Эффект бабочки" прочно ассоциируется не только с фантастической посылкой Эдварда Лоренца, но и с одним из самых знаменитых рассказов Рэя Брэдбери, который посвящен путешествиям во времени. Ученые-компьютерщики из Корнельского университета решили "перекинуть мостик" от атмосферных исследований и машины времени к сегодняшнему миру Интернета, транснациональных корпораций, терроризма и пандемий. Вопрос об "баттерфляй-эффекте" может быть перефразирован тогда следующим образом: "Может ли единственный "мессидж" по электронной почте из Бразилии вызвать поток необратимых событий в штате Техас?"

Статья

Скрипка и футбольный мяч: ученые вычисляют форму космоса

Первоначальная обработка данных, полученных зондом WMAP, казалось, подтвердила теорию, что наш мир является бесконечным и "плоским", однако интерпретация очередного массива данных от того же самого зонда дает теперь уже совершенно противоположный результат: окружающий нас космос может быть не только конечным, замкнутым и сравнительно небольшим по объему, но и имеет форму додекаэдра. Это своего рода 12-сторонний зал с волшебными зеркалами, создающими иллюзию бесконечности за счет отображения нескончаемого ряда копий одних и тех же звезд, находящихся, правда, на разных этапах своего развития.

Статья

"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах

Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи".

Статья

Экспериментаторы ищут новые силы, предсказанные теориями суперструн

Самый чувствительный на настоящее время эксперимент по оценке гравитационного взаимодействия на сверхмалых расстояниях не дал новых козырей в руки сторонников теории суперструн. Но, несмотря на все это, идеи дополнительных измерений становятся необычайно популярными в связи с кризисом стандартных физических моделей, не способных объяснить новые наблюдения - ускоренно расширяющейся Вселенной, в которой царит темная энергия.

Статья

Стивен Хокинг считает, что окончательной теории Вселенной может и не существовать

Все теории, развиваемые до настоящего времени для того, чтобы объяснить Вселенную, "являются либо противоречивыми, либо неполными", - заявил Хокинг. Он сослался на работы Курта Гёделя, чешского математика, автора знаменитой теоремы Гёделя, согласно которой в пределах любой области математики некоторые суждения никак не могут быть ни доказаны, ни опровергнуты.

Статья

Физики, возможно, наблюдали магнитные монополи

Поль Дирак в 1931 году выдвинул гипотезу, согласно которой в природе должны существовать некие экзотические частицы, являющиеся переносчиками изолированных "магнитных зарядов" - магнитные монополи. Но до сих пор все попытки обнаружить в эксперименте эти неуловимые частицы были безуспешными. Однако теперь группа физиков из Японии, Китая и Швейцарии утверждает, что им все-таки удалось найти косвенное свидетельство существования таких монополей Дирака.

Статья

Загадочная рукопись свидетельствует о том, что Архимед знал комбинаторику

Две тысячи двести лет назад великий древнегреческий математик Архимед написал трактат под названием "Стомахион". В отличие от других текстов, принадлежащих перу Архимеда, содержание этого трактата и даже смысл самого названия в течение столетий были покрыты мраком. Теперь историки математики из Стэнфорда, разбиравшие старинный палимпсест, заявили, что способны все-таки пролить некоторый свет на тайну того, о чем шла речь в этом трактате.