Формула шапки-невидимки

Ну что там еще? И чудо-печь, и молодильные яблоки... Даже живая и мертвая вода вот-вот потечет из крана. Разве что шапки-невидимки нет пока. Но и над ней ученые уже задумались: они шутят, что пока им «удалось увидеть невидимость».

Сказка станет былью?

Во-первых, давайте разберемся — что называть невидимостью? Она бывает разной. Для простоты можно классифицировать так: «объективная», «субъективная» и третья — я бы назвала ее «постановочной», или «оптическим трюком». Но, как ни странно, именно она — наиболее технологична. То есть проще всего достичь именно ее.

Ученые называют этот перспективный вид невидимости «адаптивно-оптическим камуфляжем». Именно над ней работают разные секретные полувоенные лаборатории по всему миру. Например, одно из подразделений аэрокосмического агентства США (NASA Jet Propulsion Laboratory). Конечно, все происходит в строжайшей секретности, но мир полон слухов якобы дело у американцев на мази. В чем суть эффекта «оптического камуфляжа»? Она проста — маскируемый объект укрывается непрозрачным экраном, на который проецируется изображение фона позади объекта. А так как объект, с которым проводят опыты, то есть военная техника, может и должен двигаться, то статичной униформой защитного образца тут не обойтись, нужна система динамической, управляемой компьютером проекции меняющегося окружения на защитный экран. В общем, проще всего представить суть опыта, если припомнить жизнь хамелеона. Попытки создать чудо-покрывало предпринимались неоднократно и даже иногда увенчивались успехом. В 2002 году изобретатель Рэй Алден разработал способ трехмерной маскировки различных объектов. Его изобретение основывалось на принципе, схожем с поведением хамелеона — объект подстраивался под цвет окружающей среды.

При этом задняя половина покрывала состояла из множества датчиков освещенности, которые измеряли длину волны, интенсивность и направление падающих на объект световых лучей. А передняя часть — из сложных светоизлучающих устройств, которые испускали точно такие же лучи, какие падали на объект сзади. В результате, взглянув на замаскированный объект, вы видели то, что расположено за ним. Правда, у чудо-покрывала есть существенный недостаток: если смотреть на замаскированный предмет не строго спереди, а сбоку или сзади, то обнаружить обман не составляет никакого труда.

Главное — выбрать угол

И все же ученые обещают: невидимыми в ближайшем будущем станут не только предметы, но и люди. Пока реальные результаты миру предъявляют лишь создатели британского самолета «стелс» — пионеры в данной отрасли.

Из школьной программы мы знаем, что все тела либо поглощают свет, либо отражают, либо преломляют его. А если тело не отражает, не преломляет и не поглощает свет, то оно не может быть видимо. То есть, собственно говоря, вся задача — создать предмет, не отражающий свет. Можно пойти другим путем: начать манипулировать с углом отражения света, что и происходит в работе над самолетами-невидимками. Ученые уже вплотную приблизились к созданию летательного аппарата из прозрачных деталей, которые на определенной высоте становились бы невидимыми. Еще дальше продвинулись американцы: у них идут испытания опытного образца плаща-невидимки. Сам он прекрасно виден невооруженным глазом, но тем не менее вполне оправдывает свое название. Это укрытие из композитного материала с необычными свойствами: оно незаметно для радаров. Кстати, открытие американских ученых стало возможно благодаря работе российского физика Виктора Веселаго, который еще в 1960-х годах предсказал возможность создания вещества с негативным индексом преломления. Что это такое, можно объяснить детским примером: видели, как ручей обтекает камень? Вот, подобно воде, и микроволны в этом эксперименте обходят предмет, не меняя направления. Если вы посмотрите на этот плащ, то будете видеть только то, что находится за ним. Все, что вы поместите внутрь, станет невидимым.

Однако пока это изобретение Дэвида Шурига, так зовут разработчика, действует только в микроволнах. На то, чтобы под его плащом предмет стал по-настоящему невидимым, уйдет еще лет десять.

Жив, но невидим

Самое сложное — да что там, просто фантастичное! — изменить свойства самого объекта, особенно живых тканей. Добиться того, чтобы живые клетки не отражали свет и не преломляли его, а пропускали сквозь себя — как это происходит с воздухом — вот поистине эпохальная задача. Но и в этом направлении, как выяснилось, биохимики и биологи работают давно: как минимум десять лет. Правда, похвастать успехами пока не могут. Кое-какие достижения есть, но скромные. Главное, к чему они сводятся, — уже доказано, что технически решить задачу возможно. Самый громкий опыт с невидимыми тканями проводился в Техасском университете в Остине (The University of Texas at Austin). Здесь исследователи сумели добиться прозрачности кожи. Конечно, эксперимент пока ставился на животном, но результат потряс всех присутствующих: кусочек кожи подопытного хомяка, пропитанный особым раствором, оставался невидимым более 20 минут! Замерев от волнения, ученые наблюдали, как в появившемся «окне» по подкожным кровеносным сосудам течет кровь зверька. Глубина «просмотра» — несколько миллиметров. Примерно через 20 минут «окно» начало затягиваться. Вскоре практически все СМИ поместили восторженный отчет об эксперименте, и казалось, до опытов с человеческими тканями — рукой подать. Ученые уже прикидывали, как использовать технологию прозрачных тканей в диагностике и хирургии... Но до победы оказалось идти дальше, чем надеялись... В этих эффектных опытах, конечно, главной интригующей составляющей был эликсир, которым пропитывались ткани. По словам автора эксперимента Эшли Уэлша, главной задачей было создать внутри живых клеток среду, оптические свойства которой полностью совпадали бы с такими же характеристиками воздуха. И создать эту чудо-среду нужно было из неядовитых веществ.

Спирт или глицерин?

Разумеется, группа Уэлша хранила состав средства в секрете, и хотя догадок и гипотез строили много, почти все исследователи сходились на том, что, скорее всего, жидкость составлена на основе спирта. Но позже доктор Уэлш все же сообщил, что основой его секретного бальзама стал глицерин. Этот эликсир прозрачности вводился шприцем подкожно, и очевидцы утверждали, что процедура была чрезвычайно болезненной. Лаборатория Уэлша обещала со временем разработать мазь вместо инъекций — чтобы подопытным не было так больно, но это тоже дело отдаленного будущего. В последние годы вести от его исследовательской группы стали более оптимистичными: вроде бы несколько увеличено время невидимости, а состав чудодейственной жидкости стал менее разрушительным для тканей. Кроме того, ходят слухи, что «бальзам невидимости» был успешно апробирован на желудочно-кишечных тканях и аортах человека... И все-таки пока риски, связанные с введением эликсира, многократно превышают допустимые пределы. Так что не рассчитывайте в ближайшие годы встретить на улице шагающий пустой пиджак или пугать близких своим невидимым присутствием. Однако, согласитесь, приятно уже то, что наука не отвергает возможности таких чудес в принципе.

Невидимка в очках

И еще один интересный путь: два математика — профессор Грай Милтон из университета Юты (США) и профессор Николае-Александру Никоровичи из Политехнического университета Сиднея (Австралия) — опубликовали потрясающий доклад о своих экспериментах в лондонском сборнике Royal Society. Они создали линзы, которые делают невидимыми любые предметы или живые объекты — даже человека! Правда, говорят исследователи, пока этот прибор может действовать лишь при определенных световых частотах и лишь в том случае, если то, что нужно сделать невидимым, находится на очень близком расстоянии от устройства.

Упрощенно принцип действия можно изложить так: материал, из которого сделаны суперлинзы, заставляет лучи света вести себя совершенно необычно, а именно — возвращаться. Но это работает лишь в том случае, если предмет, который должен стать невидимым, установлен рядом с суперлинзами. Конечно, это сильно ограничивает возможности прибора. К тому же предстоит еще сделать его менее громоздким, добиться, чтобы он преобразовывал более широкий спектр световых волн... И все-таки сделан первый шаг. Как говорится — процесс пошел. Мы осознали принципиальную возможность создания плаща-невидимки или шапки — кому как нравится. Возможно, в будущем, приходя в спецателье, каждый сможет выбирать фасон этого чуда науки.

Похоже, сугубо сказочными остались лишь немногие поражавшие нас в детстве чудеса вроде цветика-семицветика или золотой рыбки... Но кто знает, возможно, и эти атрибуты тридевятого царства скоро придут в нашу повседневную реальность. Не поручусь, что где-то сейчас не работают над созданием говорящего карася, выполняющего несложные задания...