Moderne metamaterialen maken het theoretisch mogelijk om een persoon onzichtbaar te maken, maar in de praktijk is dit nog ver weg.
Onlangs is onder de gebruikers van het Chinese deel van het Weibo-netwerk een video die laat zien hoe iemand de "onzichtbaarheidsmantel" gebruikt, in korte tijd aan populariteit gewonnen. Het is interessant dat, hoewel dit vanuit wetenschappelijk oogpunt redelijk realistisch is, er op dit moment eenvoudigweg geen dergelijke perfecte capes, regenjassen en zelfs dergelijke hoeden in de wereld zijn. Bovendien is de video, die de aandacht van tientallen miljoenen mensen heeft getrokken, eigenlijk gewoon nep.
Eerst een kleine theorie. Wat in de video wordt getoond, is theoretisch mogelijk, hoewel natuurkundigen er zelfs in de vorige eeuw zeker van waren dat onzichtbaarheid alleen een plaats had in de romans van H. G. Wells. Feit is dat Viktor Georgievich Veselago in 1967 de verwachte eigenschappen van materialen met een negatieve brekingsindex beschreef.
De brekingsindex is de verhouding van de sinus van de invalshoek van licht op het materiaal tot de sinus van de brekingshoek van het licht in het materiaal. Als we lucht nemen, is de brekingsindex zeer dicht bij de eenheid (maar in de zomernevel is deze hoger), dus het vervormt de contouren van objecten niet. Water heeft al een brekingsindex boven de eenheid, en een aantal optische glazen - zelfs meer. Een materiaal met een negatieve brekingsindex is een kunstmatig metamateriaal waarvan de eigenschappen worden bepaald door een speciaal gecreëerde periodieke structuur erin.
Eerst een kleine theorie.
Stel je een situatie voor waarin we hebben:
- een persoon die zichzelf wil vermommen;
- hiervoor een luifel van metamateriaal;
Promotie video:
- een externe waarnemer.
Wat gebeurt er in dit geval?
Met het metamateriaal kun je het zo maken dat gedempte lichtgolven die er van één kant in vallen (verborgen voor de waarnemer) zullen optellen en versterken. Daardoor zal het een deel van het licht van de verre achtergrond, verduisterd door het camouflageoppervlak, naar buiten "transporteren" - naar een externe waarnemer. In dit geval vangt het metamateriaal echter niet de lichtgolven op die worden weerkaatst door de vermomde persoon - hun bron is dichterbij dan zijn speciaal afgestemde "focus van visie". Als gevolg hiervan worden dergelijke golven gereproduceerd aan de kant die naar de waarnemer is gericht (de andere kant van het metamateriaal). Hierdoor ontstaat het gevoel dat er, afgezien van de achtergrond, niets achter het metamateriaal zit.
Zoals elk optisch apparaat zijn alle bestaande metamaterialen echter te grof geordend om de vervanging door het menselijk oog over het hoofd te zien. Metamaterialen laten bijvoorbeeld alleen golven met een bepaalde lengte "vloeiend" rond het verhulde object buigen. Daarom kan een persoon achter een scherm van metamateriaal alleen doorschijnend zijn, met een soort gloed langs zijn contour in een bepaald bereik. Om zelfs op zo'n bescheiden niveau te werken, moet het metamateriaal zich op een strikt gedefinieerde afstand van het verhulde object of de persoon bevinden.
In theorie kun je een metamateriaal maken met meer flexibiliteit in het werk, maar in werkelijkheid, daarvoor, minstens decennia van nauwgezet werk. Het eerste wetenschappelijke onderzoek in de westerse wereld over dit onderwerp verscheen pas in 2007, en de eerste monsters van metamaterialen voor het optische bereik werden gemaakt (ibid.) Slechts negen jaar geleden. Vandaag de dag metamaterialen verwachten, zoals aangetoond in een virale Chinese video, is hetzelfde als verwachten dat een apparaat uit de iPhoneX-klasse wordt geproduceerd uit transistors uit de jaren 40.
Wat staat er dan op de video? Zhu Zhensong, een producent van Quantum Video, vertelde de Shanghai-officiële Jiefang Daily (de plaatselijke spreekbuis van de Chinese Communistische Partij) dat de video nep was. “Software zoals Adobe After Effects, Nuke of Blackmagic Fusion kan de achtergrond bewerken en er objecten in invoegen. Vergelijkbare effecten zijn al gebruikt bij een aantal militanten,”zei hij.
In werkelijkheid hoef je echter geen filmmaker te zijn om de fabricage van deze video te vermoeden. Het probleem is dat het een aantal kleine inconsistenties heeft. Bijvoorbeeld met de handschoenen van de persoon die de “onzichtbaarheidsmantel” vasthoudt. Met het feit dat achter de film alle objecten erachter worden getoond, behalve de persoon, inclusief de planken aan zijn voeten. Een echt 'onzichtbaar' metamateriaal dat in staat is om het achtergrondbeeld in de verte over te brengen, maar objecten in de buurt verbergt, zou niet alleen een persoon vermommen, maar ook die levenloze objecten (planken aan zijn voeten) die zich op dezelfde afstand van de film bevinden als de persoon die wordt gemaskeerd.
Ten slotte zijn in de video alleen die bladeren op de achtergrond echt in beweging, wat we niet zien door de "onzichtbaarheidsmantel". Het is buitengewoon twijfelachtig dat een en dezelfde wind sommige planten zal doen zwaaien - buiten de bedekking van de "mantel" - en niet de andere, die erachter.
Kortom, we proberen gewoon een virale video te krijgen met veel meningen over een trendy en populair onderwerp in de wetenschappelijke wereld. Misschien is het zelfs nuttig voor educatieve doeleinden. Wat kan ons tenslotte, behalve een virale nepvideo, herinneren aan de voorspelling van een Russische wetenschapper een halve eeuw geleden?
IVAN ORTEGA
