Дмитрий Побединский - Чердак. Только физика, только хардкор!
Но все же хочется остаться живым, когда станешь невидимкой. Тут есть проблема. Если каким-то чудесным образом ваше тело станет невидимым, то вы сами ничего не сможете видеть!
Чтобы быть невидимкой, недостаточно быть прозрачным, как стекло. Ведь в таком случае свет преломляется, проходя сквозь вас, и ваш силуэт можно различить. Для полной невидимости нужно, чтобы коэффициент преломления вашего тела равнялся коэффициенту преломления воздуха, то есть единице. Посмотрите, то же самое происходит с шариками гидрогеля. Коэффициенты преломления воды и гидрогеля практически равны. Погрузите шарики в воду, и видно их совсем не будет, ведь свет не преломляется!
И вот тут главная загвоздка. Одна из основных деталей глаза, хрусталик, представляет собой линзу, которая преломляет свет. Если этого преломления не будет, то на сетчатке не будет фокусироваться четкое изображение и мы ничего не увидим! Как Фродо видел, будучи сам невидимым, непонятно! Но там не только к этому есть вопросы…
Стелс
Но ведь есть уже самолеты-невидимки. Может, уже давно все изобретено?
Дело в том, что невидимость – относительная штука. Это когда через тело словно насквозь проходит свет. А ведь свет – это один из видов электромагнитных волн. Но есть и другие – радиоволны, инфракрасные, микроволны. Радары, обнаруживающие самолеты, используют невидимые микроволны. Они словно огромным прожектором невидимого света освещают все вокруг в надежде, что эти волны отразятся от самолета и вернутся на приемное устройство.
Самолеты стелс как раз сделаны так, чтобы как можно меньше микроволн отражалось от них в обратном направлении или поглощалось. Для этого очертаниям самолета придают особую форму, используют радиопоглощающие материалы и так далее. Тогда для микроволн они и правда оказываются невидимыми, но в обычном свете их видно еще как! Так что от наших глазастых пилотов они не скроются.
МетаматериалыИ все же, можно ли создать плащ-невидимку для оптического диапазона? Теоретически – да!
В плаще-невидимке свет огибает наше тело и выходит от нас в том же направлении. При этом сначала лучи нужно преломить в одном направлении, чтобы они огибали тело. Потом в другом направлении, чтобы они сомкнулись за телом. Для такого фокуса недостаточно обычных материалов. Нужны так называемые метаматериалы.
Это такие вещества, у которых свойства зависят больше не от атомов, из которых они состоят, а от структур, которые они образуют. Можно сказать, что если обычный материал – это фарш, то метаматериал – это груда тефтелек, сделанных из этого фарша. Одно из необычных свойств метаматериалов – отрицательный показатель преломления. Посмотрите, как происходит преломление в обычных веществах. Луч искривляется, но никогда не пересекает перпендикуляр к поверхности. Но в метаматериалах преломление происходит словно наоборот, круто меняя ход луча. С помощью таких приемов можно создать плащ-невидимку. Правда, это будет не мягкая ткань, а твердый объект. Правильнее будет назвать его кокон-невидимка.
Сложность заключается в том, что размеры структур в метаматериале должны быть меньше длины волны света. Сейчас уже созданы образцы метаматериалов, невидимых для ИК-излучения. Но у оптического диапазона длина волны в сотни раз меньше, и структуры метаматериала должны быть размером с атом. Это уже очень сложные нанотехнологии, и пока техника до такого не дошла.
Но самое смешное то, что в таком супермега-технологичном устройстве будущего дырки для глаз все равно будет видно.
ГолограммыИ еще один способ. Согласитесь, довольно просто спроецировать на человека то, что находится за ним. Уже существуют прототипы таких устройств. Но проблема в том, что стоит нам немного изменить точку зрения – и сразу произойдет сдвиг картинки и обман будет раскрыт!
Другое дело, если снимать голограмму и проецировать сразу трехмерную картинку. Тогда и изменение точки просмотра не будет сказываться. Но и здесь есть проблема. Во-первых, запись настоящей цветной голограммы происходит шестью пучками лазеров. Во-вторых, масштабировать голограмму как обычную фотографию нельзя. Ее размеры всегда будут равны размеру матрицы. И если с лазерами еще хоть как-то можно разобраться, то такую огромную матрицу размером с человека мы вряд ли увидим в ближайшее время.
Многие желают овладеть технологиями невидимости – военные, спецслужбы, грабители. И только представьте, если эта технология попадет в плохие руки. Даже добродушные хоббиты не в силах устоять перед искушением брать чужое и убивать безнаказанно. Что уж говорить о людях! Так что, когда мы говорим о невидимости, может, стоит задуматься: а оно нам надо?
8.4. Вся правда о телепортации
Только представьте – конец рабочего или учебного дня. Вы очень устали, вы допиваете остывший кофе, силы на исходе, мысли только о том, как быстрее добраться до кровати. И тут – бац! Вы телепортируетесь к себе домой, остается только пижаму надеть. Все, никаких автобусов, метро, пробок. Интересно, такой сценарий так и останется в наших мечтах или все-таки есть надежда на реализацию мгновенного перемещения?
Планковская длинаОказывается, если глубоко копнуть, то телепортация все-таки вполне реальна. Согласно современным представлениям, существует минимально возможная длина в природе. Это планковская длина. Она равняется 1,6·1035 метра. То есть можно считать, что все пространство разделено на ячейки, как бы пиксели, размеры которых соответствуют планковской длине. И если объект движется, он как бы мгновенно перескакивает из одной ячейки в другую. Чем не телепортация? Это словно движение картинки на мониторе. Точки перескакивают из пикселя в пиксель мгновенно, при этом, если пиксели очень маленькие, создается иллюзия плавного движения. Так же и в жизни, только размеры пикселей намного меньше. Теоретически получается, мы постоянно телепортируемся, правда, не очень далеко.
Но это не совсем то, чего мы хотели. А именно – мгновенно перемещаться на большие расстояния. Пока практических способов реализации этого желания не найдено. Но есть гипотетические.
Кротовые норыОбщая теория относительности предполагает, что пространство-время может иметь определенную кривизну. При этом, возможно, оно может искривляться настолько, что создаются определенные туннели между двумя удаленными точками пространства-времени, так называемые кротовые норы. Пролетев через такую нору, мы за мгновение ока перенесемся в другую точку вселенной.
Проблема в том, что таких объектов не обнаружено. И в горловине этой норы предполагается наличие экзотической материи, которая обладает свойством антигравитации – массивные тела там не притягиваются, а отталкиваются.
Очень скоростное движениеХотя знаете, можно очень сильно схитрить: разогнать вас до околосветовой скорости (0,999999999999999999998 с). Вы будете лететь почти со скоростью света, например, 1000 лет и преодолеете 9,46 эксаметров!!! (это 9,46 × 1015 км, 9,46 миллионов миллиардов километров). Но фишка в том, что относительно всего остального время у вас очень сильно замедлится и вы будете считать, что прошло всего 2 секунды! Ну чем вам не телепортация? Вы даже нос почесать не успеете. Правда, все ваши друзья и родственники уже вряд ли доживут до встречи с вами, но уж вот такая участь суперпутешественников.
Квантовая телепортацияНо все-таки это все не то. Действительно, людям пока не удалось найти способа, как мгновенно перемещать вещество, и пока никаких надежд нет. Но уже хорошо исследована квантовая телепортация, в которой передаются – не физические объекты, ни в коем случае, а состояние квантового объекта.
Представьте, что у нас есть фотон. Он обладает спином, то есть, образно говоря, вращается. И при движении он может вращаться либо по часовой стрелке, либо против. Но мы точно не можем знать, в каком состоянии он находится. Речь о том, что при измерении у нас есть какая-то вероятность обнаружить его в одном состоянии и какая-то вероятность обнаружить в другом. То есть до измерения он находится в нескольких состояниях одновременно, как кот Шредингера. Мы можем закодировать в состояния фотона какую-либо информацию и передавать ее на расстояние.
Но принципы квантовой механики не позволяют произвести измерение, поглядеть на фотон и передать информацию о том, как он выглядит. Грубо говоря, чтобы полностью передать такое неопределенное, двойственное состояние, и нужна квантовая телепортация.
