Moderne Metamaterialien ermöglichen es theoretisch, eine Person unsichtbar zu machen, aber in der Praxis ist dies noch sehr weit entfernt.
Unter den Nutzern des chinesischen Segments des Weibo-Netzwerks hat kürzlich ein Video, das zeigt, wie eine Person den "Unsichtbarkeitsumhang" verwendet, in kurzer Zeit virale Popularität erlangt. Es ist interessant, dass, obwohl dies aus wissenschaftlicher Sicht ziemlich realistisch ist, es im Moment einfach keine so perfekten Umhänge, Regenmäntel und sogar Hüte dieser Art auf der Welt gibt. Darüber hinaus ist das Video, das die Aufmerksamkeit von zig Millionen Menschen auf sich gezogen hat, eigentlich nur eine Fälschung.
Zunächst eine kleine Theorie. Was im Video gezeigt wird, ist theoretisch möglich, obwohl die Physiker selbst im letzten Jahrhundert sicher waren, dass Unsichtbarkeit nur in den Romanen von H. G. Wells einen Platz hatte. Tatsache ist, dass Viktor Georgievich Veselago 1967 die erwarteten Eigenschaften von Materialien mit einem negativen Brechungsindex beschrieb.
Der Brechungsindex ist gleich dem Verhältnis des Sinus des Einfallswinkels des Lichts auf das Material zum Sinus des Brechungswinkels des Lichts im Material. Wenn wir Luft nehmen, ist sein Brechungsindex sehr nahe an der Einheit (im Sommer ist er jedoch höher), sodass die Umrisse von Objekten nicht verzerrt werden. Bereits Wasser hat einen Brechungsindex über der Einheit und eine Reihe von optischen Gläsern - noch mehr. Ein Material mit einem negativen Brechungsindex ist ein künstliches Metamaterial, dessen Eigenschaften durch eine speziell erzeugte periodische Struktur bestimmt werden.
Zunächst eine kleine Theorie.
Stellen Sie sich eine Situation vor, in der wir:
- eine Person, die sich verkleiden will;
- eine Markise aus Metamaterial zu diesem Zweck;
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- ein externer Beobachter.
Was passiert in diesem Fall?
Mit dem Metamaterial können Sie es so gestalten, dass gedämpfte Lichtwellen, die von einer Seite (vor dem Betrachter verborgen) in das Metamaterial fallen, sich summieren und verstärken. Auf diese Weise wird ein Teil des Lichts vom entfernten Hintergrund, der durch die Tarnoberfläche verdeckt wird, nach außen zu einem externen Beobachter „transportiert“. In diesem Fall fängt das Metamaterial jedoch nicht die von der getarnten Person reflektierten Lichtwellen ein - ihre Quelle ist näher als der speziell abgestimmte "Fokus des Sehens". Infolgedessen werden solche Wellen auf der dem Betrachter zugewandten Seite (der gegenüberliegenden Seite des Metamaterials) reproduziert. Dies schafft das Gefühl, dass außer dem Hintergrund nichts hinter dem Metamaterial steckt.
Wie bei jedem optischen Gerät sind jedoch alle vorhandenen Metamaterialien zu grob angeordnet, als dass die Substitution vom menschlichen Auge übersehen werden könnte. Zum Beispiel erlauben Metamaterialien nur Wellen mit einer bestimmten Länge, sich "glatt" um das getarnte Objekt zu biegen. Daher kann eine Person hinter einem Bildschirm aus Metamaterial nur durchscheinend sein, mit einer Art Glühen entlang ihrer Kontur in einem bestimmten Bereich. Um auch auf einem so bescheidenen Niveau arbeiten zu können, muss sich das Metamaterial in einem genau definierten Abstand vom getarnten Objekt oder der Person befinden.
Theoretisch können Sie ein Metamaterial mit mehr Flexibilität in der Arbeit erstellen, in der Realität jedoch zuvor mindestens Jahrzehnte sorgfältiger Arbeit. Die erste wissenschaftliche Forschung in der westlichen Welt zu diesem Thema erschien erst 2007, und die ersten Proben von Metamaterialien für den optischen Bereich wurden erst vor neun Jahren erstellt (ebenda). Die Erwartung von Metamaterialien heute, wie in einem viralen chinesischen Video gezeigt, entspricht der Erwartung, dass ein Gerät der iPhoneX-Klasse aus Transistoren der 1940er Jahre hergestellt wird.
Was ist dann auf dem Video? Zhu Zhensong, ein Produzent von Quantum Video, sagte dem Shanghai-Beamten Jiefang Daily (dem lokalen Sprachrohr der Kommunistischen Partei Chinas), dass das Video gefälscht sei. „Software wie Adobe After Effects, Nuke oder Blackmagic Fusion kann den Hintergrund bearbeiten und Objekte einfügen. Ähnliche Effekte wurden bereits bei einer Reihe von Militanten eingesetzt “, sagte er.
In Wirklichkeit muss man jedoch kein Filmemacher sein, um die Herstellung dieses Videos zu vermuten. Das Problem ist, dass es eine Reihe kleinerer Inkonsistenzen gibt. Zum Beispiel mit den Handschuhen der Person, die den „Unsichtbarkeitsumhang“hält. Mit der Tatsache, dass hinter dem Film alle Objekte dahinter gezeigt werden, mit Ausnahme der Person, einschließlich der Bretter zu seinen Füßen. Ein echtes "unsichtbares" Metamaterial, das in der Lage ist, ein Bild des Hintergrunds in die Ferne zu übertragen, aber in der Nähe befindliche Objekte versteckt, würde nicht nur eine Person verschleiern, sondern auch jene leblosen Objekte (Bretter zu seinen Füßen), die sich in derselben Entfernung vom Film befinden wie die maskierte Person.
Schließlich bewegen sich im Video nur die Hintergrundblätter wirklich, die wir nicht durch den "Unsichtbarkeitsumhang" sehen. Es ist äußerst zweifelhaft, dass ein und derselbe Wind einige Pflanzen - außerhalb der Bedeckung des "Mantels" - wiegen wird und andere, die dahinter stehenden, nicht beeinflussen.
Kurz gesagt, wir versuchen nur, ein virales Video mit vielen Ansichten zu einem trendigen und beliebten Thema in der wissenschaftlichen Welt zu erstellen. Vielleicht ist es sogar für Bildungszwecke nützlich. Was kann uns außer einem viralen gefälschten Video noch an die Vorhersage eines russischen Wissenschaftlers vor einem halben Jahrhundert erinnern?
IVAN ORTEGA
