In Star Trek IV: The Voyage Home fängt die Besatzung der Enterprise einen klingonischen Schlachtkreuzer ein. Im Gegensatz zu den Schiffen der Sternenflotte der Föderation sind die Schiffe des klingonischen Reiches mit einem geheimen "Tarngerät" ausgestattet, das sie für Auge und Radar unsichtbar machen kann. Mit diesem Gerät können klingonische Schiffe unbemerkt im Heck von Föderationsschiffen bleiben und ungestraft zuschlagen. Dank des Tarngeräts hat das klingonische Reich einen strategischen Vorteil gegenüber der Föderation der Planeten.
Ist ein solches Gerät tatsächlich möglich? Unsichtbarkeit ist längst zu einem der üblichen Wunder von Science-Fiction- und Fantasy-Werken geworden - von "The Invisible Man" bis zum magischen Unsichtbarkeitsumhang von Harry Potter oder dem Ring von "The Lord of the Rings". Dennoch haben Physiker seit mindestens hundert Jahren einstimmig die Möglichkeit der Schaffung von Unsichtbarkeitsmänteln bestritten und unmissverständlich festgestellt, dass dies unmöglich ist: Mäntel verstoßen gegen die Gesetze der Optik und stimmen mit keiner der bekannten Eigenschaften der Materie überein.
Aber heute kann das Unmögliche möglich werden. Fortschritte auf dem Gebiet der "Metamaterialien" erzwingen eine bedeutende Überarbeitung der Optiklehrbücher. Arbeitsproben solcher Materialien, die im Labor erstellt wurden, sind für Medien, Industrielle und das Militär von großem Interesse. Jeder interessiert sich dafür, wie man das Sichtbare unsichtbar macht.
Unsichtbarkeit in der Geschichte
Unsichtbarkeit ist vielleicht eines der ältesten Konzepte in der alten Mythologie. Seit jeher spürte ein Mann, der in der schrecklichen Stille der Nacht allein gelassen wurde, die Anwesenheit unsichtbarer Wesen und hatte Angst vor ihnen. Überall um ihn herum lauerten in der Dunkelheit die Geister der Toten - die Seelen derer, die vor ihm gegangen waren. Dem griechischen Helden Perseus, der mit einem unsichtbaren Helm bewaffnet war, gelang es, die böse Gorgonen-Medusa zu töten. Generäle aller Zeiten träumten von einem Tarngerät, mit dem sie für den Feind unsichtbar werden konnten. Mit Unsichtbarkeit könnte man leicht in die Verteidigungslinie des Feindes eindringen und ihn überraschen. Kriminelle könnten Unsichtbarkeit nutzen, um gewagte Raubüberfälle zu begehen.
In Platons Theorie der Ethik und Moral spielte Unsichtbarkeit eine große Rolle. In seiner philosophischen Arbeit "The State" erzählte uns Platon den Mythos vom Giga-Ring. In diesem Mythos betritt der arme, aber ehrliche Hirte Gigus von Lydia eine geheime Höhle und findet dort ein Grab; er sieht einen goldenen Ring am Finger der Leiche. Gig entdeckt weiter, dass der Ring magische Kräfte hat und ihn unsichtbar machen kann. Der arme Hirte ist buchstäblich betrunken von der Kraft, die der Ring ihm gegeben hat. Nachdem Gigus den königlichen Palast betreten hat, verführt er die Königin mit einem Ring. Mit ihrer Hilfe tötet er den König und wird der nächste König von Lydia.
Die Moral, die Platon aus dieser Geschichte ableitete, ist, dass niemand der Versuchung widerstehen kann, die eines anderen zu nehmen und ungestraft zu töten. Die Menschen sind schwach und Moral ist ein soziales Phänomen, das von außen implantiert und unterstützt werden muss. In der Öffentlichkeit kann ein Mensch moralische Standards einhalten, um anständig und ehrlich auszusehen und seinen eigenen Ruf zu bewahren. Wenn Sie ihm jedoch die Möglichkeit geben, unsichtbar zu werden, kann er nicht widerstehen und wird seine neue Macht mit Sicherheit nutzen. (Einige glauben, dass dieses moralische Gleichnis JRR Tolkien dazu inspirierte, die Trilogie "Der Herr der Ringe" zu erstellen. Der Ring, der seinen Besitzer unsichtbar macht, ist auch eine Quelle des Bösen.)
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In der Science-Fiction ist Unsichtbarkeit einer der häufigsten Handlungstriebe. In den 1930er Jahren Comic-Serie. "Flash Gordon" Flash wird unsichtbar, um sich vor dem Exekutionskommando des bösartigen Ming the Ruthless zu verstecken. In den Romanen und Filmen über Harry Potter kann der Protagonist, der einen magischen Umhang anzieht, unbemerkt durch das Schloss von Hogwarts wandern.
H. G. Wells hat in dem klassischen Roman The Invisible Man ungefähr dieselben Ideen in konkreter Form verkörpert. In diesem Roman entdeckt ein Medizinstudent versehentlich die Möglichkeiten der vierten Dimension und wird unsichtbar. Leider nutzt er die erhaltenen fantastischen Möglichkeiten zum persönlichen Vorteil, begeht eine ganze Reihe kleiner Verbrechen und stirbt schließlich in einem verzweifelten Versuch, der Polizei zu entkommen.
Maxwells Gleichungen und das Geheimnis des Lichts
Durch die Arbeit des Schotten James Clerk Maxwell, eines der Giganten der Physik im 19. Jahrhundert, haben die Physiker vor relativ kurzer Zeit ein klares Verständnis der Gesetze der Optik gewonnen. In gewisser Hinsicht war Maxwell das genaue Gegenteil von Faraday. Wenn Faraday ein ausgezeichnetes Gespür für den Experimentator hatte, aber keine formale Ausbildung hatte, dann war sein Zeitgenosse Maxwell ein Meister der höheren Mathematik. Er absolvierte seine Ausbildung in mathematischer Physik mit Auszeichnung in Cambridge, wo Isaac Newton zwei Jahrhunderte vor ihm arbeitete.
Newton hat die Differentialrechnung erfunden - sie beschreibt in der Sprache der Differentialgleichungen, wie Objekte kontinuierlich unendlich kleine Änderungen in Zeit und Raum erfahren. Die Bewegung von Meereswellen, Flüssigkeiten, Gasen und Kanonenkugeln kann durch Differentialgleichungen beschrieben werden. Maxwell begann mit einem klaren Ziel zu arbeiten: Faradays revolutionäre Entdeckungen und seine physikalischen Felder mit präzisen Differentialgleichungen auszudrücken.
Maxwell begann mit Faradays Behauptung, dass elektrische Felder sich in magnetische verwandeln können und umgekehrt. Er fotografierte von Faraday gezeichnete physikalische Felder und schrieb sie in der exakten Sprache der Differentialgleichungen auf. Als Ergebnis wurde eines der wichtigsten Gleichungssysteme in der modernen Wissenschaft erhalten. Dies ist ein System von acht Differentialgleichungen einer ziemlich gruseligen Art. Jeder Physiker und Ingenieur auf der Welt musste auf einmal über sie schwitzen und den Elektromagnetismus am Institut beherrschen.
Dann stellte sich Maxwell eine schicksalhafte Frage: Wenn sich ein Magnetfeld in ein elektrisches Feld verwandeln kann und umgekehrt, was passiert dann, wenn sie sich in einer endlosen Reihe von Transformationen ständig von einem zum anderen ändern? Maxwell entdeckte, dass ein solches elektromagnetisches Feld eine ozeanähnliche Welle erzeugen würde. Er berechnete die Bewegungsgeschwindigkeit solcher Wellen und stellte zu seinem eigenen Erstaunen fest, dass sie der Lichtgeschwindigkeit entsprach! Nachdem er diese Tatsache entdeckt hatte, schrieb er 1864 prophetisch: "Diese Geschwindigkeit liegt so nahe an der Lichtgeschwindigkeit, dass wir allen Grund zu der Schlussfolgerung zu haben scheinen, dass Licht selbst … eine elektromagnetische Störung ist."
Diese Entdeckung wurde vielleicht zu einer der größten in der Geschichte der Menschheit - das Geheimnis des Lichts wurde endlich gelüftet! Maxwell wurde plötzlich klar, dass alles - das Leuchten des Sommersonnenaufgangs und die wütenden Strahlen der untergehenden Sonne und die schillernden Farben des Regenbogens und der Sterne am Nachthimmel - mit Wellen beschrieben werden kann, die er beiläufig auf einem Stück Papier darstellte. Heute verstehen wir, dass das gesamte elektromagnetische Spektrum: Radarsignale, Mikrowellenstrahlung und Fernsehwellen, Infrarot-, sichtbares und ultraviolettes Licht, Röntgen- und Gammastrahlen nichts anderes als Maxwellsches Wasser sind; und diese wiederum repräsentieren die Schwingungen der Faradayschen physikalischen Felder.
Über die Bedeutung von Maxwells Gleichungen schrieb Einstein, dass dies "das tiefgreifendste und fruchtbarste ist, was die Physik seit Newtons Zeiten erlebt hat".
(Tragischerweise starb Maxwell, einer der größten Physiker des 19. Jahrhunderts, im Alter von 48 Jahren früh genug an Magenkrebs - wahrscheinlich dieselbe Krankheit, die seine Mutter in diesem Alter getötet hat. Wenn er länger gelebt hätte, hätte er möglicherweise Erfolg gehabt würde entdecken, dass die Gleichungen, die er erhielt, Raum-Zeit-Verzerrungen zulassen, und dies würde direkt zu Einsteins Relativitätstheorie führen. Die Idee, dass Maxwell länger lebte und die Relativitätstheorie während des amerikanischen Bürgerkriegs hätte auftauchen können, zittert bis ins Mark.)
Maxwells Lichttheorie und die Atomtheorie der Struktur der Materie geben Optik und Unsichtbarkeit eine einfache Erklärung. In einem Feststoff sind Atome dicht gepackt, während in einer Flüssigkeit oder einem Gas der Abstand zwischen den Molekülen viel größer ist. Die meisten Feststoffe sind undurchsichtig, da Lichtstrahlen nicht durch eine dichte Anordnung von Atomen hindurchtreten können, die als Mauer fungiert. Andererseits sind viele Flüssigkeiten und Gase transparent, da Licht leichter zwischen seltenen Atomen hindurchtreten kann, deren Abstand größer ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Beispielsweise sind Wasser, Alkohol, Ammoniak, Aceton, Wasserstoffperoxid, Benzin und andere Flüssigkeiten transparent, ebenso wie Gase wie Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Methan usw.
Es gibt mehrere wichtige Ausnahmen von dieser Regel. Viele Kristalle sind sowohl fest als auch transparent. Die Atome im Kristall befinden sich jedoch an den Stellen eines regelmäßigen räumlichen Gitters und bilden regelmäßige Reihen mit gleichen Abständen zwischen ihnen. Infolgedessen gibt es im Kristallgitter immer viele Wege, durch die ein Lichtstrahl hindurchtreten kann. Obwohl die Atome in einem Kristall nicht weniger dicht gepackt sind als in jedem anderen Feststoff, kann Licht dennoch in ihn eindringen.
Unter bestimmten Umständen kann sogar ein festes Objekt mit zufällig beabstandeten Atomen transparent werden. Bei einigen Materialien kann dieser Effekt erzielt werden, indem das Objekt auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann schnell abgekühlt wird. Zum Beispiel ist Glas ein Feststoff, der aufgrund der zufälligen Anordnung von Atomen viele der Eigenschaften einer Flüssigkeit aufweist. Einige Bonbons können auf diese Weise auch transparent gemacht werden.
Offensichtlich tritt die Unsichtbarkeitseigenschaft auf atomarer Ebene gemäß den Maxwellschen Gleichungen auf, und daher ist es äußerst schwierig, wenn nicht unmöglich, sie mit herkömmlichen Methoden zu reproduzieren. Um Harry Potter unsichtbar zu machen, muss er liquidiert, gekocht und in Dampf umgewandelt, kristallisiert, erhitzt und gekühlt werden - Sie müssen zustimmen, dass jede dieser Aktionen selbst für einen Zauberer sehr schwierig wäre.
Das Militär, das keine unsichtbaren Flugzeuge bauen konnte, versuchte es einfacher: Sie entwickelten die Stelentechnologie, die Flugzeuge für Radargeräte unsichtbar macht. Die Steletechnologie, die auf Maxwells Gleichungen basiert, führt eine Reihe von Tricks aus. Der Stele-Düsenjäger ist mit bloßem Auge leicht zu sehen, aber auf dem Radarschirm des Feindes hat sein Bild ungefähr die Größe eines großen Vogels. (Tatsächlich ist die Stelentechnologie eine Kombination mehrerer völlig unterschiedlicher Tricks. Wann immer möglich, werden die Baumaterialien des Jägers durch radartransparente ersetzt: Anstelle von Stahl werden verschiedene Kunststoffe und Harze verwendet; Rumpfwinkel ändern sich; Motordüsenkonstruktion usw. All diese Tricks können dazu führen, dass der Radarstrahl des Feindes auf das Flugzeug trifft.in alle Richtungen streuen und nicht zum Empfangsgerät zurückkehren. Aber selbst mit dieser Technologie wird der Kämpfer nicht vollständig unsichtbar. es lenkt den Radarstrahl nur so weit wie technisch möglich ab und streut ihn.)
Metamaterialien und Unsichtbarkeit
Der vielleicht vielversprechendste der jüngsten Fortschritte bei der Unsichtbarkeit ist ein exotisches neues Material, das als "Metamaterial" bekannt ist. Es ist möglich, dass er eines Tages Objekte tatsächlich unsichtbar macht. Es ist lustig, aber früher galt die Existenz von Metamaterialien auch als unmöglich, da sie gegen die Gesetze der Optik verstoßen. Im Jahr 2006 widerlegten Forscher der Duke University in Durham, North Carolina, und des Imperial College London diese konventionelle Weisheit erfolgreich und machten das Objekt mithilfe von Metamaterialien für die Mikrowellenstrahlung unsichtbar. Es gibt immer noch genügend Hindernisse auf diesem Weg, aber zum ersten Mal in der Geschichte verfügt die Menschheit über eine Technik, mit der Sie gewöhnliche Objekte unsichtbar machen können. (Diese Forschung wurde von DARPA, der Agentur für fortgeschrittene Verteidigungsforschungsprojekte, finanziert.)
Nathan Myhrvold, ehemaliger Chef-Technologe bei Microsoft, argumentiert, dass die revolutionäre Kraft von Metamaterialien "die Art und Weise, wie wir mit Optik und fast allen Aspekten der Elektronik umgehen, völlig verändern wird … Einige der Metamaterialien sind zu Leistungen fähig, die vor Jahrzehnten wie ein Wunder erschienen wären."
Was sind Metamaterialien? Dies sind Substanzen mit optischen Eigenschaften, die in der Natur nicht existieren. Wenn Metamaterialien erzeugt werden, werden winzige Implantate in Materie eingebettet, wodurch elektromagnetische Wellen gezwungen werden, nicht standardmäßige Wege einzuschlagen. An der Duke University haben Wissenschaftler viele winzige elektrische Schaltkreise in Kupferbänder eingelegt, die in flachen konzentrischen Kreisen angeordnet sind (alle ein bisschen wie eine Kochplatte). Das Ergebnis ist eine komplexe Struktur aus Keramik, Teflon, Verbundfasern und Metallkomponenten. Winzige Implantate in Kupfer ermöglichen es, Mikrowellenstrahlung abzulenken und entlang eines vorgegebenen Weges zu lenken. Stellen Sie sich einen Fluss vor, der um einen Felsbrocken fließt. Das Wasser dreht sich sehr schnell um den SteinDaher wirkt sich seine Präsenz stromabwärts in keiner Weise aus und es ist unmöglich, ihn zu offenbaren. Ebenso können Metamaterialien den Weg der Mikrowellen kontinuierlich ändern, so dass sie beispielsweise um einen bestimmten Zylinder fließen und somit alles in diesem Zylinder für Radiowellen unsichtbar machen. Wenn das Metamaterial auch alle Reflexionen und Schatten eliminieren kann, wird das Objekt für diese Form der Strahlung vollständig unsichtbar.
Wissenschaftler haben dieses Prinzip erfolgreich mit einem Gerät demonstriert, das aus zehn Glasfaserringen besteht, die mit Kupferelementen bedeckt sind. Der Kupferring im Gerät war für Mikrowellenstrahlung fast unsichtbar. es warf nur einen schwachen Schatten.
Die ungewöhnlichen Eigenschaften von Metamaterialien beruhen auf ihrer Fähigkeit, einen als "Brechungsindex" bekannten Parameter zu steuern. Brechung - die Eigenschaft des Lichts, die Ausbreitungsrichtung beim Durchgang durch ein transparentes Material zu ändern. Wenn Sie Ihre Hand in Wasser legen oder nur durch die Linsen Ihrer Brille schauen, werden Sie feststellen, dass Wasser und Glas den Weg gewöhnlicher Lichtstrahlen ablenken und verzerren.
Der Grund für die Ablenkung eines Lichtstrahls in Glas oder Wasser ist, dass das Licht langsamer wird, wenn es in ein dichtes transparentes Material eintritt. Die Lichtgeschwindigkeit in einem idealen Vakuum ist konstant, aber in Glas oder Wasser "quetscht" sich Licht durch eine Ansammlung von Billionen Atomen und verlangsamt sich daher. (Das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum zur Lichtgeschwindigkeit in einem Medium wird als Brechungsindex bezeichnet. Da sich Licht in einem Medium verlangsamt, ist der Brechungsindex immer größer als eins.) Beispielsweise beträgt der Brechungsindex für ein Vakuum 1,00; für Luft -1,0003; für Glas-1,5; für einen Diamanten-2.4. Je dichter das Medium ist, desto stärker wird der Lichtstrahl in der Regel abgelenkt und desto höher ist dementsprechend der Brechungsindex.
Mirages können als sehr klare Demonstration der mit der Brechung verbundenen Phänomene dienen. Wenn Sie an einem heißen Tag die Autobahn entlang fahren und geradeaus in den Horizont schauen, erscheint Ihnen die Straße stellenweise schimmernd und erzeugt die Illusion einer glitzernden Wasseroberfläche. In der Wüste sieht man manchmal die Umrisse entfernter Städte und Berge am Horizont. Dies geschieht, weil die über dem Straßenbett oder Wüstensand erhitzte Luft eine geringere Dichte und dementsprechend einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als die umgebende normale, kühlere Luft; Daher kann Licht von entfernten Objekten in einer erhitzten Luftschicht gebrochen werden und dann in das Auge eintreten. Dies gibt Ihnen die Illusion, dass Sie wirklich entfernte Objekte sehen.
Der Brechungsindex ist in der Regel ein konstanter Wert. Ein schmaler Lichtstrahl, der das Glas durchdringt, ändert die Richtung und bewegt sich dann geradeaus weiter. Nehmen wir für einen Moment an, wir könnten den Brechungsindex so steuern, dass er sich an jedem Punkt des Glases ständig auf eine bestimmte Weise ändern kann. Licht, das sich in einem solchen neuen Material bewegt, könnte die Richtung willkürlich ändern. Der Weg des Strahls in dieser Umgebung würde sich wie eine Schlange schlängeln.
Wenn es möglich war, den Brechungsindex in einem Metamaterial so zu steuern, dass sich das Licht um ein bestimmtes Objekt biegt, wird dieses Objekt unsichtbar. Um einen solchen Effekt zu erzielen, muss der Brechungsindex in einem Metamaterial negativ sein, aber jedes Lehrbuch über Optik besagt, dass dies unmöglich ist.
(Metamaterialien wurden erstmals 1967 in der Arbeit des sowjetischen Physikers Viktor Veselago theoretisch vorhergesagt. Es war Veselago, der zeigte, dass diese Materialien so ungewöhnliche optische Eigenschaften wie den negativen Brechungsindex und den inversen Doppler-Effekt aufweisen müssen. Metamaterialien wirken auf den ersten Blick so seltsam und sogar absurd Ihre praktische Umsetzung wurde als einfach unmöglich angesehen, aber in den letzten Jahren wurden im Labor Metamaterialien beschafft, die die Physiker dazu zwangen, Lehrbücher über Optik neu zu schreiben.)
Forscher, die sich mit Metamaterialien beschäftigen, ärgern sich ständig über die Frage, wann Unsichtbarkeitsmäntel endlich auf dem Markt erscheinen werden. Die Antwort kann sehr einfach formuliert werden: nicht bald.
David Smith von der Duke University sagt: „Reporter rufen an und betteln um mindestens eine Frist. In wie vielen Monaten oder beispielsweise Jahren wird es passieren. Sie drücken, drücken und drücken, und am Ende kann man es nicht ertragen und das vielleicht in fünfzehn Jahren sagen. Und genau dort - eine Schlagzeile, richtig? Fünfzehn Jahre vor Harry Potters Umhang. Deshalb weigert er sich jetzt, irgendwelche Daten zu nennen.
Fans von Harry Potter oder Star Trek werden wahrscheinlich warten müssen. Obwohl der wahre Unsichtbarkeitsmantel nicht mehr den bekannten Naturgesetzen widerspricht - wie die meisten Physiker jetzt zustimmen -, sind noch viele schwierige technische Hindernisse zu überwinden, bevor diese Technologie auf die Arbeit mit sichtbarem Licht und nicht nur mit Mikrowellen erweitert werden kann Strahlung.
Im allgemeinen Fall sollten die Abmessungen der im Metamaterial eingebetteten internen Strukturen kleiner sein als die Strahlungswellenlänge. Zum Beispiel können Mikrowellen eine Wellenlänge in der Größenordnung von 3 cm haben. Wenn wir also möchten, dass das Metamaterial den Mikrowellenweg biegt, müssen wir Implantate einführen, die kleiner als 3 cm sind. Um das Objekt jedoch für grünes Licht unsichtbar zu machen (mit einer Wellenlänge von 500 nm), Das Metamaterial sollte eingebettete Strukturen haben, die nur etwa 50 nm lang sind. Nanometer sind jedoch bereits eine atomare Skala, und für die Arbeit mit solchen Größen ist Nanotechnologie erforderlich. (Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter. Ein Nanometer kann ungefähr fünf Atome aufnehmen.) Vielleicht ist dies das Hauptproblem, dem wir uns stellen müssen, wenn wir einen echten Unsichtbarkeitsumhang schaffen. Nach Belieben wie eine Schlange den Weg eines Lichtstrahls biegen,wir müssten einzelne Atome innerhalb des Metamaterials modifizieren.
Metamaterialien für sichtbares Licht
Also begann das Rennen.
Unmittelbar nach der Bekanntgabe des Eingangs der ersten Metamaterialien im Labor begannen in diesem Bereich fieberhafte Aktivitäten. Alle paar Monate hören wir von revolutionären Einsichten und überraschenden Durchbrüchen. Das Ziel ist klar: Mit Nanotechnologie Metamaterialien herzustellen, die nicht nur Mikrowellen, sondern auch sichtbares Licht biegen können. Es wurden bereits mehrere Ansätze vorgeschlagen, die alle vielversprechend erscheinen.
Einer der Vorschläge besteht darin, vorgefertigte Methoden zu verwenden, dh die verwendeten Technologien der mikroelektronischen Industrie für die Herstellung von Metamaterialien auszuleihen. Beispielsweise basiert die Miniaturisierung von Computern auf der Technologie der "Fotolithografie"; Es ist auch der Motor der Computerrevolution. Mit dieser Technologie können Ingenieure Hunderte Millionen winziger Transistoren auf einem Siliziumwafer von der Größe eines Miniaturbilds platzieren.
Die Leistung von Computern verdoppelt sich alle 18 Monate (dieses Muster wird als Mooresches Gesetz bezeichnet). Dies liegt daran, dass Wissenschaftler mit Hilfe von ultravioletter Strahlung immer winzigere Komponenten auf Siliziumchips "ätzen". Diese Technologie ist dem Verfahren sehr ähnlich, bei dem ein Muster auf ein buntes T-Shirt schabloniert wird. (Computeringenieure beginnen mit einem dünnen Substrat, auf das die feinsten Schichten verschiedener Materialien gelegt werden. Anschließend wird das Substrat mit einer Kunststoffmaske bedeckt, die als Schablone dient. Das komplexe Muster aus Leitern, Transistoren und Computerkomponenten, die die Grundlage des Schaltplans bilden, wird vorab auf die Maske aufgebracht. Das Werkstück wird mit hartem UV-Licht bestrahlt das heißt, ultravioletter Strahlung mit einer sehr kurzen Wellenlänge ausgesetzt;Diese Strahlung überträgt sozusagen das Muster der Matrix auf ein lichtempfindliches Substrat. Anschließend wird das Werkstück mit speziellen Gasen und Säuren behandelt und das komplexe Muster der Matrix an den Stellen auf das Substrat geätzt, an denen es ultravioletter Strahlung ausgesetzt war. Das Ergebnis dieses Prozesses ist eine Platte mit Hunderten von Millionen winziger Vertiefungen, die die Schaltkreise der Transistoren bilden.) Derzeit sind die kleinsten Komponenten, die mit dem beschriebenen Verfahren erzeugt werden können, etwa 30 nm (oder etwa 150 Atome). Das Ergebnis dieses Prozesses ist eine Platte mit Hunderten von Millionen winziger Vertiefungen, die die Schaltkreise der Transistoren bilden.) Derzeit sind die kleinsten Komponenten, die mit dem beschriebenen Verfahren erzeugt werden können, etwa 30 nm (oder etwa 150 Atome). Das Ergebnis dieses Prozesses ist eine Platte mit Hunderten von Millionen winziger Vertiefungen, die die Schaltkreise der Transistoren bilden.) Derzeit sind die kleinsten Komponenten, die mit dem beschriebenen Verfahren erzeugt werden können, etwa 30 nm (oder etwa 150 Atome).
Ein bemerkenswerter Meilenstein auf dem Weg zur Unsichtbarkeit war ein kürzlich durchgeführtes Experiment einer Gruppe von Wissenschaftlern aus Deutschland und dem US-Energieministerium, bei dem mithilfe des Ätzprozesses eines Siliziumsubstrats das erste Metamaterial im sichtbaren Lichtbereich betrieben werden konnte. Anfang 2007 gaben Wissenschaftler bekannt, dass das von ihnen erzeugte Metamaterial das rote Licht beeinflusst. Das "Unmögliche" wurde in überraschend kurzer Zeit umgesetzt.
Der Physiker Kostas Sukulis vom Ames Laboratory und der Iowa State University gelang es zusammen mit Stephan Linden, Martin Wegener und Gunnar Dolling von der Universität Karlsruhe in Deutschland, ein Metamaterial mit einem Brechungsindex von -0,6 für rotes Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm zu erzeugen. (Zuvor lag der Weltrekord für die Wellenlänge der Strahlung, die mit Hilfe von Metamaterial "umwickelt" wurde, bei 1400 nm; dies ist nicht mehr sichtbar, sondern Infrarotlicht.)
Zunächst nahmen die Wissenschaftler eine Glasscheibe und trugen eine dünne Schicht Silber darauf auf, dann eine Schicht Magnesiumfluorid und dann wieder eine Schicht Silber. somit wurde ein "Sandwich" mit Fluorid mit einer Dicke von nur 100 nm erhalten. Die Wissenschaftler verwendeten dann Standard-Ätztechnologie, um viele winzige quadratische Löcher in dieses Sandwich zu bohren (nur 100 nm breit, viel weniger als die Wellenlänge von rotem Licht); Das Ergebnis ist eine Gitterstruktur, die an ein Fischernetz erinnert. Dann führten sie einen roten Lichtstrahl durch das resultierende Material und maßen den Brechungsindex, der -0,6 betrug.
Die Autoren gehen davon aus, dass die von ihnen erfundene Technologie weit verbreitet sein wird. Metamaterialien "können eines Tages zu einer Art flachen Superlinsen führen, die im sichtbaren Spektrum arbeiten", sagt Dr. Sukulis. "Mit diesem Objektiv können Sie eine höhere Auflösung als mit herkömmlicher Technologie erzielen und zwischen Details unterscheiden, die erheblich kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind." Offensichtlich wäre eine der ersten Anwendungen einer "Superlinse" das Fotografieren mikroskopischer Objekte mit beispielloser Klarheit; Wir können über das Fotografieren in einer lebenden menschlichen Zelle oder über die Diagnose von Erkrankungen des Fötus im Mutterleib sprechen. Idealerweise ist es möglich, die Komponenten eines DNA-Moleküls direkt zu fotografieren, ohne rohe Röntgenkristallographietechniken zu verwenden.
Bisher konnten Wissenschaftler einen negativen Brechungsindex nur für rotes Licht nachweisen. Die Methode muss jedoch entwickelt werden, und der nächste Schritt besteht darin, ein Metamaterial zu erstellen, das den roten Strahl vollständig um das Objekt kreisen und es für rotes Licht unsichtbar machen kann.
Eine weitere Entwicklung ist auch im Bereich der "photonischen Kristalle" zu erwarten. Das Ziel der photonischen Kristalltechnologie ist es, einen Chip zu schaffen, der Licht anstelle von Elektrizität zur Verarbeitung von Informationen verwendet. Die Idee ist, mithilfe der Nanotechnologie winzige Komponenten auf das Substrat zu ätzen, sodass sich der Brechungsindex mit jeder Komponente ändert. Transistoren, bei denen Licht arbeitet, haben viele Vorteile gegenüber elektronischen. Beispielsweise gibt es in photonischen Kristallen einen viel geringeren Wärmeverlust. (Komplexe Siliziumchips erzeugen genug Wärme, um ein Ei zu braten. Diese Chips müssen kontinuierlich gekühlt werden, damit sie nicht versagen, was sehr teuer ist.)
Es ist nicht überraschend, dass die Technologie zur Herstellung photonischer Kristalle ideal für Metamaterialien sein sollte, da beide Technologien die Manipulation des Brechungsindex von Licht im Nanobereich beinhalten.
Unsichtbarkeit durch Plasmonik
Eine andere Gruppe von Physikern, die nicht von Rivalen übertroffen werden wollte, kündigte Mitte 2007 die Schaffung eines Metamaterials an, das sichtbares Licht drehen kann und auf einer völlig anderen Technologie namens Plasmonik basiert. Die Physiker Henri Lesek, Jennifer Dionne und Harry Atwater vom California Institute of Technology kündigten die Schaffung eines Metamaterials an, das einen negativen Brechungsindex für den komplexeren blaugrünen Bereich des sichtbaren Spektrums aufweist.
Der Zweck der Plasmonik besteht darin, Licht auf diese Weise zu "quetschen", so dass Objekte im Nanobereich manipuliert werden können, insbesondere auf Metalloberflächen. Der Grund für die elektrische Leitfähigkeit von Metallen liegt in der Tatsache, dass Elektronen in Metallatomen schwach an den Kern gebunden sind und sich frei entlang der Oberfläche des Metallgitters bewegen können. Der Strom, der durch die Drähte in Ihrem Haus fließt, ist ein reibungsloser Fluss dieser lose gebundenen Elektronen über eine Metalloberfläche. Wenn ein Lichtstrahl unter bestimmten Bedingungen auf eine Metalloberfläche trifft, können Elektronen im Einklang mit dem Licht schwingen. In diesem Fall treten wellenförmige Bewegungen von Elektronen auf der Oberfläche des Metalls (diese Wellen werden Plasmonen genannt) zeitlich mit den Schwingungen des elektromagnetischen Feldes über dem Metall auf. Noch wichtiger ist, dass diese Plasmonen "komprimiert" werden können, so dass sie die gleiche Frequenz haben wiewie der ursprüngliche Lichtstrahl (was bedeutet, dass sie die gleichen Informationen tragen), aber eine viel kürzere Wellenlänge. Im Prinzip können diese komprimierten Wellen dann in Nanodrähte gepresst werden. Wie bei photonischen Kristallen besteht das ultimative Ziel der Plasmonik darin, Computerchips zu erzeugen, die Licht und nicht Elektrizität liefern.
Eine Gruppe von California Tech baute ihr Metamaterial mit zwei Silberschichten und einer Silizium-Stickstoff-Isolierschicht (nur 50 nm dick) dazwischen. Diese Schicht wirkt als "Wellenleiter", der Plasmonwellen in die gewünschte Richtung lenken kann. Ein Laserstrahl tritt durch einen in das Metamaterial geschnittenen Schlitz in das Gerät ein. es passiert den Wellenleiter und tritt dann durch den zweiten Spalt aus. Wenn Sie die Winkel analysieren, unter denen ein Laserstrahl beim Durchgang durch ein Metamaterial gebogen wird, können Sie feststellen, dass das Material einen negativen Brechungsindex für Licht mit einer bestimmten Wellenlänge aufweist.
Die Zukunft der Metamaterialien
Die Fortschritte bei der Untersuchung von Metamaterialien in der Zukunft werden sich aus dem einfachen Grund beschleunigen, dass bereits großes Interesse daran besteht, Transistoren zu entwickeln, die mit einem Lichtstrahl anstelle von Elektrizität arbeiten. Wir können daher davon ausgehen, dass die Forschung auf dem Gebiet der Unsichtbarkeit in der Lage sein wird, "eine Fahrt zu fahren", dh die bereits laufenden Forschungsergebnisse zu nutzen, um einen Ersatz für einen Siliziumchip unter Verwendung von photonischen Kristallen und Plasmonik zu schaffen. Bereits heute werden Hunderte Millionen Dollar in die Entwicklung einer Technologie investiert, die Siliziumchips ersetzen soll, und auch die Forschung auf dem Gebiet der Metamaterialien wird davon profitieren.
Derzeit werden alle paar Monate neue wichtige Entdeckungen in diesem Bereich gemacht, so dass es nicht verwunderlich ist, dass einige Physiker erwarten, dass die ersten Proben eines echten Unsichtbarkeitsschildes innerhalb weniger Jahrzehnte im Labor erscheinen. Die Wissenschaftler sind daher zuversichtlich, dass sie in den nächsten Jahren Metamaterialien herstellen können, die ein Objekt für sichtbares Licht einer bestimmten Frequenz zumindest in zwei Dimensionen vollständig unsichtbar machen. Um diesen Effekt zu erzielen, müssen winzige Nanoimplantate nicht in regelmäßigen Reihen, sondern in einem komplexen Muster in das Metamaterial eingeführt werden, damit sich das Licht gleichmäßig um das versteckte Objekt biegt.
Als nächstes müssen Wissenschaftler Metamaterialien erfinden und herstellen, die Licht in drei Dimensionen biegen können, nicht nur auf flachen zweidimensionalen Oberflächen. Die Fotolithografie ist eine bewährte Technologie zur Herstellung flacher Siliziumschaltungen. Die Erstellung dreidimensionaler Metamaterialien erfordert mindestens eine komplexe Anordnung mehrerer flacher Diagramme.
Danach müssen die Wissenschaftler das Problem lösen, Metamaterialien zu erzeugen, die Licht nicht von einer Frequenz, sondern von mehreren - oder beispielsweise einem Frequenzband - biegen. Dies ist wohl die schwierigste Aufgabe, da alle bisher entwickelten winzigen Implantate nur Licht mit einer genauen Frequenz ablenken. Wissenschaftler müssen sich möglicherweise mit mehrschichtigen Metamaterialien befassen, bei denen jede Schicht mit einer bestimmten Frequenz wirkt. Es ist noch nicht klar, wie die Lösung für dieses Problem aussehen wird.
Aber der Schild der Unsichtbarkeit, selbst nachdem er endgültig im Labor erstellt wurde, ist möglicherweise überhaupt nicht das, was wir wollen, höchstwahrscheinlich wird es ein schweres und unhandliches Gerät sein. Harry Potters Umhang wurde aus einem dünnen, weichen Stoff genäht und machte jeden, der sich darin einwickelte, unsichtbar. Damit ein solcher Effekt möglich ist, muss sich der Brechungsindex im Gewebe entsprechend den Schwingungen des Gewebes und den Bewegungen der Person ständig auf komplexe Weise ändern. Das ist unpraktisch. Höchstwahrscheinlich wird der Unsichtbarkeitsumhang zumindest anfänglich ein fester Zylinder aus Metamaterial sein. In diesem Fall kann der Brechungsindex innerhalb des Zylinders konstant gemacht werden. (In fortgeschritteneren Modellen können im Laufe der Zeit flexible Metamaterialien auftreten, die sich verbiegen und gleichzeitig das Licht in sich auf dem richtigen Weg halten können. Wer sich im "Umhang" befindet, bekommt Bewegungsfreiheit.)
Der Unsichtbarkeitsschild hat einen Nachteil, auf den bereits wiederholt hingewiesen wurde: Derjenige, der sich im Inneren befindet, kann nicht herausschauen, ohne sichtbar zu werden. Stellen Sie sich Harry Potter vor, nur seine Augen sind sichtbar. während sie in der richtigen Höhe durch die Luft zu schweben scheinen. Alle Augenlöcher im Unsichtbarkeitsumhang wären von außen deutlich sichtbar. Wenn Sie Harry Potter völlig unsichtbar machen, muss er blind und in völliger Dunkelheit unter seinem Umhang sitzen. (Eine mögliche Lösung für dieses Problem wären zwei kleine Gläser vor den Augen. Diese Gläser würden als "Strahlteiler" fungieren; sie würden einen kleinen Teil des auf sie fallenden Lichts abklemmen und in die Augen lenken. Das meiste Licht, das auf den Umhang fiel, war würde umgehen und die Person im Inneren unsichtbar machen, aber einige, sehr klein,ein Teil davon würde sich trennen und in die Augen gelangen.)
Zweifellos sind die Hindernisse für die Unsichtbarkeit sehr ernst, aber Wissenschaftler und Ingenieure sind optimistisch und glauben, dass in den nächsten Jahrzehnten ein Unsichtbarkeitsschild der einen oder anderen Art geschaffen werden kann.
Unsichtbarkeit und Nanotechnologie
Wie bereits erwähnt, kann der Schlüssel zur Unsichtbarkeit die Entwicklung der Nanotechnologie sein, d.h. die Fähigkeit, Strukturen von atomarer Größe (etwa ein Milliardstel Meter Durchmesser) zu manipulieren.
Der Moment der Geburt der Nanotechnologie wird als berühmter Vortrag mit dem ironischen Titel "Am Boden ist voller Raum" bezeichnet, der 1959 vom Nobelpreisträger Richard Feynman vor der American Physical Society gehalten wurde. In diesem Vortrag sprach er darüber, wie die kleinsten Maschinen aussehen könnten uns nach den Gesetzen der Physik. Feynman erkannte, dass die Größe von Maschinen immer kleiner werden würde, bis sie sich der Größe eines Atoms annähern, und dann könnten die Atome selbst verwendet werden, um neue Maschinen zu erstellen. Er kam zu dem Schluss, dass die einfachsten Atommaschinen wie ein Block, ein Hebel oder ein Rad nicht den Gesetzen der Physik widersprechen, aber es wird äußerst schwierig sein, sie herzustellen.
Die Nanotechnologie ist seit vielen Jahren in Vergessenheit geraten - einfach weil die damalige Technologie die Manipulation einzelner Atome nicht zuließ. 1981 gelang jedoch ein Durchbruch: Die Physiker Gerd Binnig und Heinrich Rohrer vom IBM-Labor in Zürich erfanden das Rastertunnelmikroskop, das ihnen später den Nobelpreis für Physik einbrachte.
Wissenschaftler waren plötzlich in der Lage, erstaunliche "Bilder" einzelner Atome zu erhalten, die zu Strukturen zusammengefasst wurden - genau so, wie es normalerweise in Büchern über Chemie dargestellt wird. Kritiker der Atomtheorie hielten dies einst für unmöglich. Jetzt war es möglich, großartige Fotografien von Atomen zu erhalten, die in Reihen in der richtigen Struktur eines Kristalls oder Metalls angeordnet waren. Die chemischen Formeln, mit denen Wissenschaftler versuchten, die komplexe Struktur des Moleküls widerzuspiegeln, konnten nun mit bloßem Auge gesehen werden. Darüber hinaus ermöglichte das Rastertunnelmikroskop die Manipulation einzelner Atome. Die Entdecker legten die Buchstaben IBM aus einzelnen Atomen an, was in der wissenschaftlichen Welt eine echte Sensation darstellte. Wissenschaftler sind in der Welt der einzelnen Atome nicht mehr blind; Sie konnten Atome sehen und damit arbeiten.
Das Funktionsprinzip eines Rastertunnelmikroskops ist täuschend einfach. Während ein Grammophon eine Scheibe mit einer Nadel abtastet, führt dieses Mikroskop langsam eine scharfe Sonde über die zu untersuchende Substanz. (Die Spitze dieser Sonde ist so scharf, dass sie in einem einzelnen Atom endet.) Die Sonde trägt eine schwache elektrische Ladung; Ein elektrischer Strom fließt von seinem Ende durch das untersuchte Material zur leitenden Oberfläche darunter. Wenn die Sonde über jedes einzelne Atom fließt, ändert sich der Strom geringfügig. Stromänderungen werden sorgfältig aufgezeichnet. Das Ansteigen und Abfallen des Stroms, wenn die Nadel sehr genau und detailliert über das Atom läuft, spiegelt dessen Umriss wider. Nachdem Sie die Daten zu aktuellen Schwankungen für eine große Anzahl von Durchgängen in grafischer Form verarbeitet und dargestellt haben, erhalten Sie ein schönes Bild der einzelnen Atome, die ein räumliches Gitter bilden.
(Ein Rastertunnelmikroskop kann dank eines seltsamen Gesetzes der Quantenphysik existieren. Normalerweise haben Elektronen nicht genug Energie, um von der Spitze der Sonde zum Substrat durch die Materieschicht zu gelangen. Nach dem Unsicherheitsprinzip besteht jedoch eine geringe Möglichkeit, dass Elektronen "tunneln", d.h. Das heißt, sie durchdringen die Barriere, obwohl dies der Newtonschen Theorie widerspricht. Deshalb ist der Strom, der durch das Material fließt, so empfindlich gegenüber den subtilen Quanteneffekten darin. Später werde ich näher auf die Konsequenzen der Quantentheorie eingehen.)
Darüber hinaus ist die Sonde des Mikroskops empfindlich genug, um einzelne Atome zu bewegen und daraus einfache "Maschinen" zu bauen. Im Moment ist diese Technologie so weit fortgeschritten, dass Sie eine Gruppe von Atomen auf einem Computerbildschirm sehen und durch einfaches Bewegen des Cursors einzelne Atome auf beliebige Weise bewegen können. Dutzende Atome können so einfach manipuliert werden wie Legosteine. Sie können nicht nur Buchstaben von Atomen auslegen, sondern auch Spielzeug erstellen, wie zum Beispiel Abakus, bei dem Knöchel aus einzelnen Atomen zusammengesetzt werden. Hierzu werden die Atome auf einer mit vertikalen Rillen ausgestatteten Oberfläche ausgelegt. In die Rillen werden sphärische Fullerene ("Fußbälle" aus einzelnen Kohlenstoffatomen) eingesetzt. Diese Kohlenstoffkugeln dienen als Knochen von Atomkonten und bewegen sich in ihren Rillen auf und ab.
Sie können atomare Geräte auch mit Elektronenstrahlen schneiden. Zum Beispiel haben Wissenschaftler der Cornell University aus kristallinem Silizium die kleinste Gitarre der Welt geschnitzt, deren Größe 20-mal kleiner ist als die Dicke eines menschlichen Haares. Die Gitarre hat sechs Saiten mit jeweils hundert Atomen Dicke, die mit einem Rasterkraftmikroskop gezogen werden können. (Die Gitarre spielt zwar Musik, aber die von ihr erzeugten Frequenzen liegen weit außerhalb der Hörbarkeit des menschlichen Ohrs.)
Heutzutage sind fast alle "Nanomaschinen" nur Spielzeug. Komplexere Maschinen mit Zahnrädern und Lagern müssen noch erstellt werden. Viele Ingenieure sind jedoch zuversichtlich, dass die Zeit für echte Atommaschinen auf dem Weg ist. (In der Natur gibt es solche Maschinen. Einzellige Organismen können aufgrund der Bewegungen winziger Haare frei im Wasser schweben. Wenn wir jedoch die Verbindung zwischen einem Haar und einer Zelle sorgfältig betrachten, wird klar, dass es die Atommaschine ist, die es einem Haar ermöglicht, sich willkürlich in alle Richtungen zu bewegen. Daher eine der Möglichkeiten zur Entwicklung der Nanotechnologie ist eine Kopie der Natur, die vor Milliarden von Jahren die Produktion von Atommaschinen beherrschte.)
Hologramme und Unsichtbarkeit
Eine andere Möglichkeit, eine Person etwas unsichtbar zu machen, besteht darin, den Blick hinter sich zu fotografieren und das Bild dann direkt auf die Kleidung der Person oder einen Bildschirm vor sich zu projizieren. Wenn Sie von vorne schauen, scheint es, dass die Person transparent geworden ist und das Licht irgendwie durch ihren Körper geht.
Dieser als "optisches Tarnen" bekannte Prozess wurde insbesondere von Naoki Kawakami vom Tachi Laboratory der Universität Tokio ernsthaft verfolgt. Er sagt: "Diese Technologie könnte verwendet werden, um Piloten zu helfen, die Landebahn durch den Boden des Cockpits zu sehen, oder um Fahrern zu helfen, sich beim Parken umzusehen." Kawakamis Umhang ist mit winzigen reflektierenden Perlen bedeckt, die wie eine Filmleinwand wirken. Was von hinten passiert, wird mit einer Videokamera gefilmt. Dieses Bild geht dann zu einem Videoprojektor, der es wiederum auf den Umhang vor ihm projiziert. Es scheint, dass das Licht die Person durch und durch durchdringt.
Im Labor wurden bereits Prototypen von Regenmänteln mit optischem Tarnsystem erstellt. Wenn Sie eine Person in einem solchen Umhang direkt von vorne betrachten, scheint sie zu verschwinden, weil Sie nur ein Bild davon sehen, was dahinter passiert. Aber wenn Sie und mit Ihnen Ihre Augen sich ein wenig bewegen und das Bild auf dem Umhang das gleiche bleibt, wird klar, dass dies nur eine Täuschung ist. In einem realistischeren optischen Tarnsystem wird es notwendig sein, die Illusion eines dreidimensionalen Bildes zu erzeugen. Dies erfordert Hologramme.
Ein Hologramm ist ein 3D-Bild, das von Lasern erstellt wurde (denken Sie an das 3D-Bild von Prinzessin Leia in Star Wars). Sie können eine Person unsichtbar machen, wenn Sie mit einer speziellen holographischen Kamera ein Bild des Hintergrunds hinter sich aufnehmen und es dann auf einem speziellen holographischen Bildschirm vor ihr neu erstellen. Der Betrachter sieht vor sich einen holographischen Bildschirm mit einem Bild von allem, was sich tatsächlich vor ihm befindet, mit Ausnahme einer Person. Es wird so aussehen, als wäre die Person gerade verschwunden. An seiner Stelle wird ein genaues 3D-Bild des Hintergrunds sein. Selbst nach dem Umzug werden Sie nicht verstehen können, dass eine Fälschung vor Ihnen liegt.
Die Erzeugung solcher dreidimensionaler Bilder ist aufgrund der "Kohärenz" des Laserlichts möglich, d.h. die Tatsache, dass elektromagnetische Schwingungen darin streng im Einklang auftreten. Um ein Hologramm zu erstellen, wird ein kohärenter Laserstrahl in zwei Teile geteilt. Eine Hälfte ist auf den fotografischen Film gerichtet, die andere auf denselben fotografischen Film, jedoch nach Reflexion vom Objekt. Wenn die beiden Hälften des Strahls interferieren, erscheint auf dem Film ein Interferenzmuster, das alle Informationen über den ursprünglichen dreidimensionalen Strahl enthält. Der Film nach der Entwicklung sieht nicht sehr vielversprechend aus - nur ein Netz von unverständlichen Linien und Locken ist darauf sichtbar. Wenn Sie jedoch einen Laserstrahl durch diesen Film leiten, erscheint eine exakte dreidimensionale Kopie des Objekts wie durch Zauberei in der Luft.
Dennoch stellt die holographische Unsichtbarkeit die Forscher vor sehr ernste Probleme. Eine davon ist die Schaffung einer holographischen Kamera, die mindestens 30 Bilder pro Sekunde aufnehmen kann. Ein weiterer Grund ist die Speicherung und Verarbeitung all dieser Informationen. Schließlich müssen Sie das Bild auf den Bildschirm projizieren, damit es realistisch aussieht.
Unsichtbarkeit durch die vierte Dimension
Eine andere, viel schlauere Art, unsichtbar zu werden, sollte erwähnt werden, wie von H. G. Wells in dem Roman The Invisible Man beschrieben. Bei dieser Methode werden die Funktionen der vierten Dimension verwendet. (Später in diesem Buch werde ich mehr über die mögliche Existenz höherer Dimensionen sprechen.) Kann eine Person unser dreidimensionales Universum verlassen und in der vierten Dimension darüber schweben und beobachten, was von der Seite geschieht? Wie ein dreidimensionaler Schmetterling, der über ein zweidimensionales Blatt Papier flattert, wäre eine solche Person für jeden Bewohner des Universums darunter unsichtbar. Das einzige Problem ist, dass die Existenz höherer Dimensionen noch nicht nachgewiesen wurde. Darüber hinaus würde eine hypothetische Reise in eine dieser Dimensionen viel mehr Energie erfordern, als wir derzeit nach unserem derzeitigen Stand der Technik haben. Wenn wir über echte Wege sprechen, um Unsichtbarkeit zu erreichen, dann liegt diese Methode offensichtlich weit über unserem derzeitigen Wissen und Können.
Angesichts der enormen Fortschritte, die bereits auf dem Weg zur Unsichtbarkeit erzielt wurden, können wir es sicher als Unmöglichkeit der Klasse I einstufen. Unsichtbarkeit der einen oder anderen Art könnte in den nächsten Jahrzehnten, zumindest bis zum Ende des Jahrhunderts, alltäglich werden.
