Μπορούμε να γίνουμε αόρατοι; Τι λένε οι επιστήμονες σήμερα
- Η επιστήμη της αορατότητας έχει προχωρήσει σημαντικά μέσω μεταϋλικών και εναλλακτικών τεχνικών χειρισμού κυμάτων.
- Παρά τα θεωρητικά επιτεύγματα, το κόστος και οι τεχνικοί περιορισμοί καθιστούν την πρακτική εφαρμογή δύσκολη.
- Οι ίδιες τεχνολογίες μπορούν να αξιοποιηθούν άμεσα σε κρίσιμους τομείς, όπως η αντισεισμική προστασία.
Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, φυσικοί στο Ηνωμένο Βασίλειο και τις Ηνωμένες Πολιτείες ανακάλυψαν δύο μεθόδους για τη δημιουργία ενός πιθανού μανδύα αορατότητας, υποστηρίζοντας ότι η απαραίτητη τεχνολογία υπήρχε ήδη.
«Η αορατότητα είναι ορατά κοντά», είχε δηλώσει το 2006 ο φυσικός Ulf Leonhardt από το University of St Andrews στη Σκωτία.
Για να κατανοήσει κανείς πώς λειτουργεί η αορατότητα, είναι σημαντικό να κατανοήσει πρώτα πώς λειτουργεί η όραση. Όταν το φως ανακλάται από τα αντικείμενα γύρω μας και εισέρχεται στο μάτι, ο εγκέφαλος και το μάτι συνεργάζονται για να μετατρέψουν αυτή την αντανάκλαση —συμπεριλαμβανομένου του σχήματος και του χρώματος— σε εικόνα. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και σε έναν φακό κάμερας, αν και υπάρχουν διαφορές ανάλογα με το αν χρησιμοποιείται φιλμ ή ψηφιακή επεξεργασία. Σε κάθε περίπτωση, ο βασικός μηχανισμός είναι η ανάκλαση του φωτός. Επομένως, για να καταστεί κάτι αόρατο, πρέπει να αποτραπεί το φως από το να το «αγγίξει».
Ένας βασικός —αλλά όχι ο μοναδικός— τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι μέσω των λεγόμενων μεταϋλικών (metamaterials).
Ο Leonhardt άρχισε να ενδιαφέρεται για την αορατότητα στις αρχές της δεκαετίας του 2000, όταν ήρθε σε επαφή με τα μεταϋλικά — έναν τύπο υλικών που οι ερευνητές ανέπτυσσαν από τα τέλη της δεκαετίας του ’90. Τα υλικά αυτά, κατασκευασμένα από «λεπτομερώς σχεδιασμένες μικροσκοπικές δομές», λειτουργούν ουσιαστικά ανακατευθύνοντας το φως γύρω από ένα αντικείμενο.
Ο Leonhardt και η ομάδα του δημοσίευσαν δύο μελέτες το 2006 στο περιοδικό Science, εφαρμόζοντας τις γνώσεις τους από την επιστήμη των μεταϋλικών στη δημιουργία ενός μανδύα αορατότητας. Θεωρητικά, το υλικό θα μπορούσε να αποτελείται από πολυάριθμες μικροσκοπικές οπές που αναγκάζουν τα κύματα φωτός να παρακάμπτουν τον μανδύα αντί να τον διαπερνούν. Καθώς το φως θα εξέρχεται προς την ίδια κατεύθυνση που θα είχε χωρίς την παρέμβαση του υλικού, θα φαίνεται σαν να περνά ευθεία μέσα από αυτό, φωτίζοντας τα αντικείμενα πίσω του και επιστρέφοντας στα μάτια του παρατηρητή.
Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικοί περιορισμοί. Το φως δεν αποτελείται από ένα μόνο φάσμα, και τα μεταϋλικά θα έπρεπε να σχεδιαστούν έτσι ώστε να ανακατευθύνουν όλα τα ορατά μήκη κύματος για να επιτευχθεί πλήρης αορατότητα. Η νανοτεχνολογία που απαιτείται για τέτοιο επίπεδο ελέγχου θα κόστιζε δισεκατομμύρια, σύμφωνα με τον φυσικό Sebastien Guenneau από το Imperial College London. Επιπλέον, όπως ανέφερε, ένας άνθρωπος που θα φορούσε έναν τέτοιο μανδύα δεν θα μπορούσε να δει έξω από αυτόν.
Η χρήση μεταϋλικών δεν είναι ο μοναδικός δρόμος προς την αορατότητα. Ο ερευνητής Yun Lai από το Nanjing University εξετάζει τη δυνατότητα απόκρυψης αντικειμένων από απόσταση. Ένα από τα βασικά προβλήματα των μεταϋλικών, πέρα από το υψηλό κόστος, είναι ότι λειτουργούν σε συγκεκριμένα μήκη κύματος. Ο Lai διαπίστωσε ότι η διαχείριση της σκέδασης του φωτός μπορεί να «καμουφλάρει» ένα αντικείμενο από μακριά. Αν ο «μανδύας» τοποθετηθεί στη σωστή απόσταση, το φως θα διαχέεται μεταξύ των δύο με τέτοιο τρόπο ώστε το αντικείμενο να μην είναι πλέον ορατό.
Υπάρχει επίσης η λεγόμενη ενεργή εξωτερική απόκρυψη, την οποία ανέπτυξαν το 2021 επιστήμονες από το University of Utah, βασισμένη στη θερμική διαχείριση. Διαπίστωσαν ότι αν ένα αντικείμενο περιβληθεί από ένα σύστημα αντλιών θερμότητας, μπορεί να μην ανιχνεύεται από θερμικές κάμερες. Επιπλέον, η ίδια τεχνολογία μπορεί να κάνει ένα αντικείμενο να φαίνεται σαν κάτι εντελώς διαφορετικό.
«Μπορείς να κάνεις ένα μήλο να φαίνεται σαν πορτοκάλι», δήλωσε ο Fernando Guevara Vasquez, καθηγητής μαθηματικών στο University of Utah. «Ουσιαστικά πρόκειται για έλεγχο μέσω λογισμικού».
Παρότι οι μανδύες αορατότητας δεν πρόκειται να γίνουν σύντομα διαθέσιμοι για προσωπική χρήση, οι εξελίξεις στον χειρισμό κυμάτων μπορούν να εφαρμοστούν και σε άλλους τομείς, όπως η προστασία από σεισμούς ή τσουνάμι.
«Κατά τη γνώμη μου, η αορατότητα δεν είναι πλέον επιστημονική φαντασία», δήλωσε ο Guenneau. «Είναι κάτι εξαιρετικά χρήσιμο για τη βελτίωση της αντισεισμικής προστασίας και της προστασίας από τα θαλάσσια κύματα». Όπως εξήγησε, είναι πιο εύκολο να εφαρμοστούν τέτοιες τεχνικές σε μεγαλύτερη κλίμακα, καθώς τα κύματα φωτός λειτουργούν σε νανοσκοπικό επίπεδο. Για παράδειγμα, η διάνοιξη ομόκεντρων οπών στο έδαφος γύρω από ένα κτίριο, προσαρμοσμένων στη συχνότητα των σεισμικών κυμάτων, μπορεί να ανακατευθύνει αυτά τα κύματα και να μειώσει την επίδρασή τους.
