 |
| Foto: www.descopera.ro |
Imediat după ce a publicat cartea
"Omul invizibil", vizionarul autor H.G. Wells a recunoscut că este
imposibil ca ştiinţa să transforme opera sa în realitate.
Un alt autor de opere de ficţiune, Sir
Arthur C. Clarke, a enunţat 3 legi ale previziunii, iar prima este următoarea:
"Când om de ştiinţă un distins, dar în vârstă, afirmă că ceva este
posibil, are aproape sigur dreptate. Când declară că ceva e imposibil, e foarte
probabil să greşească".
Legea enunţată de Clarke pare să se
dovedească valabilă şi în cazul lui H.G. Wells. Recent, scrie www.descopera.ro, oamenii de ştiinţă au
început să aplice acelaşi principiu folosit de Wells în "Omul
invizibil" - modificarea indicelui de refracţie - pentru a face obiectele
aproape imposibil de văzut.
Refracţia are loc atunci când o rază de
lumină trece dintr-un mediu în altul (spre exemplu, din apă în aer),
schimbându-şi direcţia de propagare. Gradul devierii razei luminoase depinde de
indicele de refracţie, termen ce reprezintă raportul dintre viteza luminii în
vid şi viteza luminii în acel mediu. Astfel, indicele de refracţie al apei este
de 1,33, ceea ce înseamnă că în vid lumina se deplasează cu o viteză de 1,33
ori mai mare decât în apă.
Fizicianul rus Victor Veselago a publicat
în 1967 o lucrare în care a demonstrat matematic că, atunci când permitivitatea
electrică şi permeabilitatea magnetică ale unui material sunt simultan
negative, indicele de refracţie al acestui material va fi de asemenea negativ -
adică lumina ar fi deviată în afara materialului! În natură nu există niciun
material care să aibă un indice de refracţie negativ, astfel că lucrarea sa a
rămas neobservată mai bine de trei decenii.
Metamaterialele
- o nouă promisiune în drumul spre invizibilitate
La finalul mileniului trecut, lucrarea lui
Veselago a intrat în atenţia fizicienilor, care au început să o studieze în mod
serios. La scurt timp după aceea, în 2002, s-a reuşit crearea a ceea ce părea a
fi o idee SF: un metamaterial ("meta" însemnând "dincolo
de" în limba greacă) cu un indice de refracţie negativ.
Iniţial, numeroşi cercetători au respins
rezultatele obţinute de creatorii metamaterialelor, afirmând că refracţia negativă
este o iluzie, că este ceva ce violează legile fizicii - aşadar, ceva
imposibil. Cu timpul, însă, existenţa lor a fost acceptată.
Indicele de refracţie negativ permite
refractarea luminii în jurul unui obiect acoperit cu un astfel de metamaterial,
acesta devenind, practic, invizibil pentru un observator extern. Primele
metamateriale cu indice de refracţie negativ puteau refracta doar microundele.
În 2006, cercetătorii de la Universitatea
Duke au reuşit pentru prima dată să folosească un metamaterial pentru a camufla
un obiect, însă "invizibilitatea" funcţiona doar în cazul
microundelor, nu şi în spectrul vizibil (ce poate fi detectat de ochiul uman).
Domeniul a cunoscut o dezvoltare
spectaculoasă în ultimii ani, astfel că doar 3 ani mai târziu, în 2009, o
echipă de cercetători a anunţat că a reuşit să camufleze un obiect mai aproape
de spectrul vizual, în radiaţie infraroşu (adică într-o lungime de undă mai
lungă decât cea a luminii vizibile, dar mai scurtă decât cea a microundelor).
Apoi, în 2010, cercetătorii de la
Institutul de Tehnologie din Karlsruhe au reuşit să creeze o primă "mantie
a invizibilităţii" tridimensională, care funcţiona cu lumină cu lungime de
undă foarte aproape de cea vizibilă ochiului uman.
"Mantia invizibilităţii" creată
de cercetătorii germani este cu mult mai subţire decât diametrul unui fir de
păr uman, astfel că efectul nu este vizibil cu ochiul liber. Crearea unei
mantii a invizibilităţii de dimensiunea unui om este dificilă, deoarece
metamaterialele care funcţionează la lungimi de undă scurte, vizibile ochiului
uman, trebuie confecţionate din elemente de câţiva nanometri. Dr. Tolga Ergin,
conducătorul acestui proiect, a explicat că "pentru a concepe această
mantie capabilă să camufleze o protuberanţă de 1 micrometru, a fost nevoie de
folosirea unui laser timp de 3 ore. În teorie, mantia nu are limite, dar pentru
a crea o mantie similară, capabilă să camufleze o suprafaţă de un milimetru,
procesul ar dura foarte, foarte mult".
Conceperea metamaterialelor cu indice de
refracţie negativ pentru lumina vizibilă ochiului uman este mult mai dificilă,
pentru că aceasta are o lungime de undă scurtă, iar materialele trebuie să
cuprindă componente de o lungime mai mică decât cea a undei electromagnetice,
măsurând astfel doar câţiva nanometri.
Cu toate acestea, în vara anului 2011, o
echipă de cercetători finanţată de biroul de cercetare al armatei americane a
anunţat că a reuşit, în premieră, să conceapă un metamaterial care camuflează
obiectele în spectrul vizibil ochiului uman. Xiang Zhang, conducătorul
studiului, a explicat că reuşita echipei coordonate de el este revoluţionară,
chiar dacă obiectul camuflat era de dimensiunile unei globule roşii.
"Dispozitivul demonstrează o capacitate de a camufla orice obiect, iar
spre deosebire de demonstraţiile precedente, care funcţionau doar sub lumină
infraroşie, experimentul nostru arată că invizibilitatea poate fi atinsă şi în
spectrul vizibil ochiului uman".
Unul dintre cei mai cunoscuţi fizicieni la
ora actuală, Michio Kaku, a explicat de ce Pentagonul investeşte foarte mulţi
bani în studiul invizibilităţii: "O mantie a invizibilităţii à la Harry
Potter este foarte greu de obţinut, dar un cilindru al invizibilităţii în care
un soldat să se poată ascunde ar putea deveni o realitate în câteva
decenii". Cum ar vedea soldaţii înconjuraţi de respectivul cilindru? Kaku
sugerează folosirea a două plăci de sticlă de dimensiuni foarte mici, ce ar
permite câtorva raze de lumină să pătrundă în ochiul soldatului, fără a elimina
efectul de invizibilitate.
Tentaţia invizibilităţii face ca armata
americană să investească tot mai mulţi bani în laboratoarele de cercercetare.
Astfel, investiţiile fabuloase în acest domeniu, alături de progresul constant
înregistrat în domeniul nano-producţiei promit ca, de-a lungul acestui secol,
invizibilitatea să părăsească tărâmul ficţiunii, pentru a deveni realitate.
