Ученые предложили новый вариант «плаща-невидимки»— устройство, скрывающее не объекты, а события. Действия, сделанные под его прикрытием, будет невозможно засечь со стороны.

Смысл описанного в журнале Journal of Optics устройства таков: сторонний наблюдатель видит объект (то есть «плащ» не закрывает его от взора!), но пропускает совершаемое объектом действие (кратко об этом мы писали здесь).

Если бы разработанный учеными метод работал на крупных объектах в обычных условиях, он стал бы идеальным для преступников: охранник банка видел бы только человека, который стоит у сейфа, но не заметил бы того, как грабитель открыл сейф и взял из него деньги. Военные смогли бы замаскировать выстрел из танка: танк виден, а вот выстрел— нет.

Скрывающий события, а не объекты, прибор мог бы радикально поменять мир, но, к счастью или к сожалению, пока что он работает только на пучках света в оптоволокне. Сфера применения разработки исследователей из Императорского колледжа в Лондоне и Стэнфордского университета (США) лежит в области информационных технологий и связи.

Плащи-невидимки в истории

Следует отметить, что «плащи-невидимки» уже давно не фантастика — по крайней мере, если говорить об устройстве, способном хотя бы под определенным углом и для определенного вида излучения сделать объект невидимым. Причем это не только малозаметные для радаров самолеты, но и специальные материалы, которые позволяют спрятать что-то от наблюдателя в видимом или, на худой конец, инфракрасном излучении.

Человек-невидимка появился в произведении Герберта Уэллса, одного из основателей жанра научной фантастики. А самый известный костюм, создающий эффект почти полной невидимости, носил Хищник из одноименной книги и фильма. Еще из известных произведений можно вспомнить Ghost in the Shell – где был «термооптический камуфляж».

Рис. 1. Тот самый Хищник.

Идея невидимости проста — свет, идущий от объекта, должен быть точно таким же, как если бы в этом месте ничего не было. Самое тривиальное решение заключается в том, чтобы объект стал прозрачным, причем желательно с тем же коэффициентом преломления, что и окружающая его среда, тогда на боковых поверхностях не будут образовываться блики, а лучи света не будут отклоняться в сторону (линза прозрачна, но ее легко заметить).

Практически идеальная маскировка – осьминога не видно до тех пор, пока на него практически не наткнулись.

Прозрачность или тем более окраска под цвет фона (иногда с оперативной «перекраской», как это делают хамелеоны и некоторые рыбы) — метод действенный, но есть и иной, пока что экспериментальный и работающий в очень небольшом числе случаев: восстановить световые волны, отразившиеся или прошедшие сквозь объект.

На заметку: здания сделают невидимыми для землетрясений

Физики не так давно разработали новый метод, позволяющий защитить здания от землетрясений, а буровые платформы в море – от цунами. Метод основан на том, что защищаемый объект делается как бы невидимым для волн и колебаний. Способ также позволяет скрывать произвольные объекты от наблюдения при помощи электромагнитных волн, правда с целым рядом ограничений. Подробнее.

Так называемые метаматериалы, поверхность которых упорядочена на микроскопическом уровне и представляет собой, к примеру, «лес» из отдельных столбиков с выверенным до нанометров расстоянием между ними, с подобной задачей вполне успешно справляются. Правда, при соблюдении некоторых условий — например, при определенном угле наблюдения, или когда свет монохроматичен (строго красный или строго зеленый, такой свет обычно дают лазеры).

Устройство, прячущее события вместо объектов, тоже работает за счет манипуляции с лучами света, перестраивая их определенным образом, но уже не в пространстве, а во времени.

От идеи к практике

На практике «плащ-невидимка для событий» (или «пространственно-временной плащ-невидимка», как говорят сами ученые— spacetime cloak) пока не реализован. Но общая схема, подтвержденная расчетами, уже есть.

Известно, что мощный луч света (такая мощность достигается лишь в лазерах) начинает сам менять свойства той среды, через которую проходит. Лазерное излучение может приводить к повышению оптической плотности вещества, замедляя в нем распространение света. В результате другие световые сигналы будут в том же материале распространяться несколько медленнее.

Рис. 2. Малоизвестная неспециалистам подробность – большая часть экспериментов в области оптики проводится на специальных столах. Их масса иногда превышает тонну (для устойчивости), а поверхность напоминает пластину детского конструктора (для крепления в произвольных местах различных элементов), только из толстого листа стали.

А раз можно произвольно менять скорость света в веществе, то можно сделать и следующий шаг: включив мощный лазер, часть сигналов в оптоволоконном кабеле (именно его выбрали в качестве экспериментального материала) удастся затормозить, а потом слегка «разогнать»— в результате чего они все равно придут вовремя.

Для справки: о скорости света

Скорость света в вакууме— постоянна и равна (точно) 299 792 458 метров в секунду. Ее нельзя никак поменять, в отличие от скорости света в веществе, которая всегда меньше в n раз. Величина n— это коэффициент преломления, именно разница в скорости света обуславливает отклонение лучей в линзах и прочих стеклянных предметах.

Притормозив свет и снова ускорив его, можно получить некоторый промежуток, в котором любое действие пройдет незамеченным.

В случае с оптоволокном, например, таким незаметным действием может стать прохождение через него каких-либо иных сигналов. Авторы статьи уже предложили использовать подобный эффект в будущих оптических компьютерах. За счет «сокрытия во времени» отдельных событий можно будет, не прерывая передачу данных по световоду, выкроить время на какую-то срочную операцию.

Замедление скорости света для ускорения обработки данных уже предлагала другая исследовательская группа, и именно оптические компьютеры могут стать той областью, где манипуляции с важнейшей оптической характеристикой вещества найдут себе применение в первую очередь.

Пл материалам: