Neredzamības paklāju apmetņos atklāts liktenīgs trūkums

Kaķa un peles spēlē kamuflāžas ārkārtējā neredzamības apmetņu attīstība pēdējos gados noteikti ir devusi virsroku pelei. Ne tikai teorētiķi ir dramatiski attīstījuši šo ierīču idejas, bet arī citi ir paši uzbūvējuši un pārbaudījuši apmetņus. Kamuflāžas pasaule nekad neizskatīsies kā tāda pati.

Mūsdienās kaķi cīnās, atklājot, kā noteikt neredzamības apmetņa klātbūtni un atklāt objektu, ko tas slēpj.

Neredzamības apmetņi paslēpj objektus ar stūres gaismu ap tiem, lai novērotājs tos nevarētu redzēt. Viltība ir veidot materiālu, kas šādā veidā virza gaismu.

Tas izrādās ārkārtīgi grūti, daļēji tāpēc, ka šo materiālu optiskajām īpašībām ir jāmainās no viena punkta uz otru tādā veidā, kas nodrošina šo vadību, īpašību, kas pazīstama kā optiskā anizotropija. Šī iemesla dēļ pirmie neredzamības apmetņi bija jābūvē ar rokām, un pat tad tiem izdevās tikai apslēpt plakanu objektu divās dimensijās ar vienu mikroviļņu gaismas viļņa garumu. Neviens īsti nevarēja iedomāties, kā šī pieeja varētu darboties daudz mazākā mērogā, kas nepieciešams redzamajai gaismai vai frekvenču diapazonā.

Tad pirms pāris gadiem Džons Pendrijs, Londonas Imperiālās koledžas teorētiskais fiziķis, kurš ir bijis intelektuālais virzītājspēks šajā jomā, nāca klajā ar citu pieeju: paklāja apmetni.

Ideja bija tāda, ka dielektriskā materiāla slānis uz virsmas varētu saliekt gaismu tādā veidā, kas lika tai izskatīties tā, it kā gaisma atstarotos no sākotnējās virsmas. Citiem vārdiem sakot, šis papildu slānis būtu neredzams, tāpēc arī viss tajā esošais būtu neredzams.

Šī metode darbojas redzamai gaismai plašā frekvenču diapazonā. Turklāt Pendrijs sacīja, ka materiāli, kas to varētu paveikt, varētu būt pilnīgi viendabīgi — izotropiski, nevis anizotropi — un tāpēc tos būtu daudz vieglāk izgatavot.

Ar šo ideju sapnis par optiskiem neredzamības apmetņiem kļuva sasniedzams, un šajā emuārā mēs sekojām līdzi tam, kā šī ideja attīstījās no teoriju praktiskām ierīcēm tikai dažu mēnešu laikā.

Kopš tā laika Beils Džans un draugi Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā Kembridžā ir aizņemti, meklējot šīs idejas vājo vietu un tagad domā, ka to ir atraduši. Šodien viņi norāda, ka paklāju apmetņiem ir kāds trūkums, kas padara tajos esošos objektus nosakāmus.

Viņi saka, ka problēma ir tā, ka izotropiskie apmetņi nevar darboties perfekti. Lūk, kāpēc. Gaismu var uzskatīt par virkni viļņu frontu, katra ar noteiktu enerģijas daudzumu. Parasti enerģijas izplatīšanās virziens ir taisnā leņķī pret šīm viļņu frontēm.

Tomēr neredzamības apmetnī šīs perpendikulārās attiecības tiek izkropļotas, vadot gaismas viļņus. Tas ir tas, ko dara anizotrops materiāls. Bet izotrops materiāls to nevar izdarīt - enerģija vienmēr izplatās taisnā leņķī pret viļņu frontēm. Šis ierobežojums nozīmē, ka izotropiskie materiāli nevar paslēpt objektus tā, kā to iesaka Pendry.

Džans un citi turpina pierādīt savu apgalvojumu, izsekojot staru, kas iet cauri tādam izotropiskam paklāja apmetnim, kādu ieteica Pendrijs. Viņu atklātais šokēs paklāju apmetējus visā pasaulē.

Pēc Džana un draugu teiktā, paklāju apmetņi neslēpj priekšmetus, tie tikai novirza tos uz vienu pusi par summu, kas ir tikai nedaudz mazāka par augstumu. Būtiski efekts ir atkarīgs no leņķa, kurā skatāties. Tātad, apgaismojot 45 grādu leņķī, 0,2 vienības garš objekts šķiet sāniski nobīdīts par 0,15 vienībām.

Ja Džanam un citiem ir taisnība, tas varētu būt būtisks trieciens izotropiskajam paklāja pārklājumam. Tas nozīmē, ka paklāja maskēšanas efektam ir ierobežots skata leņķis.

Paskaties tieši no augšas, un objektu var lieliski paslēpt, tam nav vajadzīgs paklāja apmetnis, tikai parasta maskēšanās. Jautājums ir par to, cik tālu no perpendikula jūs varat iet, pirms izotropiskā optiskā paklāja apmetnis jūs atdalīs.

Tātad neredzamības karos šī cīņa iet uz kaķiem. Protams, peles atgriezīsies ar jaunu un uzlabotu paklāja apmetni, kas novērš šo problēmu. Viena acīmredzama izeja ir padarīt paklāju anizotropu, citiem vārdiem sakot, mainīt tā struktūru, lai tas pareizi vadītu gaismu ap objektu.

Sekundes, otrā kārta.

Atsauce: arxiv.org/abs/1004.2551 : sānu nobīde padara zemes plaknes apmetni nosakāmu

paslēpties