Искусство невидимости: природа и современные технологии

Средневековый маг стоит перед зеркалом и задумчиво потирает свой глаз комочком помета с капелькой оливкового масла. Вряд ли он хочет заработать воспаление слизистой оболочки, он жаждет стать невидимым! Именно так наши предки мечтали скрыться от назойливых соседей и ненавистных варваров. Жаль, но никаких записей о том, как работала эта нехитрая смесь, не сохранилось. 

Шапки – невидимки, мантии невидимости, кольца всевластия с функцией «контроль над массами» — хорошо запрятанные знания из всем знакомых разделов физики, но как же они привлекают! Продвинутым камуфляжем сложно кого-нибудь удивить. Работает камуфляж эффективно, хоть и звучит проще, чем «разотрите совиный глаз».

Пока человек только мечтает стать невидимым, природа уже давно реализовала этот трюк и предложила своё решение — мимикрию цвета или формы. Одним существам она нужна для того, чтобы прокачать навыки обнаружения добычи, другим — для того, чтобы не стать чьим-то обедом. 

Настоящие мастера маскировки прячутся под зелеными кувшинками, сливаются с корой деревьев, маскируются под засохшую веточку, незаметно проскальзывают в снежное одеяло, чтобы укрыться от голодного хищника. 

Например, в бездонных глубинах океана живет удивительное существо — Vitreledonella richardi — Стеклянный осьминог. Его длинное, остроконечное тело напоминает желе, а отсутствие расцветки намекает на то, что его просто забыли раскрасить. Он способен мгновенно менять цвет и даже форму, в зависимости от ситуации. Ну чем не хамелеон под водой!

Мимикрия, конечно, хороша, но не для каждого случая. Если со всех сторон много зрителей, кто-то обязательно заметит «невидимку». В этом и заключается главная особенность — мимикрия лишь прячет, подстраиваясь под окружающее пространство, а истинная невидимость не отражает и не поглощает излучение. (эх, хорошо сказали!) А где-то в прозрачных водах океана стеклянный осьминог ведет собственную битву за выживание или замышляет план по захвату мира.

Осьминог. Но вернёмся к реальности.

Представьте себе, что жизнь — это нечто среднее между экшн-фильмом и комедийным сериалом, где главные роли играют обычные люди с приобретенными способностями к невидимости. Иногда реальность подкидывает такие ситуации, что мы и сами не понимаем, как же у нас у самих получилось оказаться в роли призрака. Вроде и цвет у куртки кричащий, и волосы в разные стороны, а нет — не видно вас и всё. 

Вот кто бы мог подумать, что магазин, как черная дыра, поглощает людей вместе с их желаниями. Окружающие, словно дипломированные игнорщики, не  замечают никого, хотя вы отчаянно пытаетесь установить зрительный контакт хотя бы с кассиром. Но он, похоже, задумался о смысле жизни или о том же стеклянном осьминоге и упорно вас не замечает. Можно закричать: «Эй, я тоже здесь!» Но, увы, у призраков нет голоса — кричи-не кричи, не слышно!

Вы приходите на важное мероприятие и вдруг понимаете, что обаяние улетело в отпуск. Люди общаются, смеются, а вы незаметно бродите по углам, мечтая подкрасться к закускам. Вы создаете пост, который должен разорвать интернет на части. Но вместо этого он собирает всего пару лайков от бабушки и неравнодушного к вам соседа. Алгоритмы, похоже, решили что вас нет и для своей аудитории вы — невидимка.

А в отношениях? Рядом с партнером вы ощущаете себя, как декорация в фильме и каждый день предпринимаете попытки для того, чтобы вас заметили. А в рабочих чатах? А на автомобильной парковке? 

Вот и выходит, что невидимость — это как раз-таки что-то вполне себе досягаемое. Она присутствует в каждом моменте, когда мы чувствуем себя не на своем месте. Так почему бы не использовать такую невидимость с умом? Хотя бы для того, чтобы спокойно доесть свой обед, не опасаясь лишних взглядов.

Если задуматься, то и жизнь у невидимки — так себе.

Люди очень не любят кого-то, кто отличается от них или им угрожает, а невидимка как раз из таких. Кто знает чего от него ожидать? Его попытаются либо уничтожить, либо запереть в лаборатории, поэтому всегда придётся скрываться и дрожать от страха.

Более того, невидимка, если только он не сделал невидимой свою одежду, вынужден всегда ходить голышом. А как же? Одел шапку — считай, засветился. Поранил ногу — забудь о бинтах, да и кровь, скорее всего, будет видимой. Так ещё и не поешь по-человечески — съеденное или выпитое будет оставаться видимым, пока не усвоится. Прячься, пока не переваришь.

На снегу и на грязи остаются вполне себе видимые следы. Велик риск угодить под транспортное средство — водитель-то не видит, значит, и передвигаться придётся осторожно. В конце концов, невидимку не видно, но хорошо слышно. Да и запах человека прекрасно могут учуять животные.

Спать невидимке тоже трудно, ведь сквозь закрытые веки беспрепятственно проникает свет. А с научной точки зрения невидимка вообще должен быть слепым, потому что свет в его глазах не преломляется, а проходит свободно. Так ещё и сетчатка глаза может висеть в воздухе, а мимо такого чуда вряд ли кто-то пройдёт. По-хорошему, знакомиться в состоянии невидимости очень сложно.

И кто-нибудь обязательно невзначай обрызгает невидимку краской.

Любая неразгаданная технология заставляет учёных хмуриться и чесать затылки. А технология невидимости как раз из таких.

Вдохновившись природными мастерами маскировки, такими как хамелеоны и осьминоги, команда китайских исследователей создала материал под названием Self-Adaptive Photochromism (SAP), который может превратить человека или любой объект в настоящего призрака. Можно забыть о тяжёлых и дорогих технологиях камуфляжа, которые требуют наличия лабораторий и испытательных полигонов. SAP похож на ковер — лёгкий, доступный и при этом невероятно стильный. Уникальная молекулярная структура этого материала позволяет ему подстраиваться под окружающую среду.

Учёные заметили, что под действием света молекулы материала меняют свою конфигурацию, что приводит к изменению цвета. В темноте SAP остаётся черным, но стоит ему попасть под солнечные лучи, он сразу начинает меняться, как нетрезвый гость на вечеринке. С таким материалом можно стать частью любого пейзажа и, возможно, даже привлечь внимание местных животных.

Но и это еще не все. Совсем недавно японские инженеры запустили в мир «шапку», которая способна практически стереть эхолокационный отклик объекта. Вот она, долгожданная шапка-мечта! Оказывается, скрываться от лишних глаз и от сонаров – абсолютно реальная история. 

Исследователь Аманда Д. Хэнфорд из Университета штата Пенсильвания вместе с командой учёных создали маскирующее устройство, которое заставляет звуковые волны обходить объекты, в том числе и под водой. Звуковые волны не отражаются от маскирующего материала, что делает любой объект практически невидимым для сонара. Объекты под водой начинают просто исчезать с радаров. Но фокус в том, что для того, чтобы этот метаматериал заработал, его ячейка должна быть меньше длины звуковой волны. То есть, если вы мечтаете сделать свой рюкзак для подводного плавания невидимым для датчиков, придется немного поработать над его размером.

Технология еще находится в стадии разработки, и объекты, конечно, не становятся полностью невидимыми, но их уже почти невозможно обнаружить под водой.  

Если вам всё-таки захочется стать невидимым уже на поверхности Земли, тогда поможет материал, созданный канадской компанией Hyperstealth.

Сверхсекретная ткань называется Quantum Stealth. Это — настоящий материал-обманщик, потому что умеет обводить свет вокруг себя так, что вы смотрите на объект, а его будто и нет! Источника питания при этом не требуется. Эта ткань работает без всяких заморочек — никаких камер, батареек или зеркал. 

Пока такой материал предназначен только для военных: канадская, американская и британская армии уже начали его тестировать. Но компания Hyperstealth решила выпустить и коммерческую версию своего плаща-невидимки под названием Hyperstealth INVISIB. Правда, он не будет таким же удивительным, как его армейский собрат, но все равно позволит немного поиграть в «исчезновение». Сейчас компания занимается оформлением прав на массовую версию, и, возможно, уже скоро мы сможем увидеть этот чудо-материал на полках магазинов. 

Ученые из университета Техаса в Далласе разработали технологию исчезновения на основе углеродных нанотрубок. Вместо волшебной палочки они используют цилиндрические молекулы углерода с высокой теплопроводностью, чтобы создавать эффект миража. 

Все дело в фототермическом преломлении. Звучит сложно, но на самом деле, это просто игра с температурой. Ученые включают и выключают подачу тока, разогревая и охлаждая материал, и в результате предмет за ним становится плохо различимым. Однако, чтобы это сработало, скрываемый объект должен находиться в контейнере с водой. 

Физики из Бирмингема решили взять на вооружение кристаллы и начали эксперименты с нитридом кремния на прозрачной нанопористой подложке. В результате таких трудов получилось оптическое зеркало с нанометровыми отверстиями, которое может скрывать объекты в видимом диапазоне. 

Учёные из Корнеллского университета тоже взялись за дело и вырезали из кремния гитару в «наноразмере». Эта гитара с шестью струнами такая миниатюрная, что, если её потерять, она исчезнет. Найти её можно будет только с помощью увеличительного стекла. И вот, что самое интересное — играть на гитаре-невидимке будет можно, но понадобится атомный силовой микроскоп. Правда, частоты, которые невидимая гитара будет издавать, находятся за пределами слышимого диапазона. Но зато какой прорыв в невидимости!

Оказывается, что исчезать могут целые здания.

Идёте по улице в Сеуле, поворачиваете голову вверх, а небоскреб, в котором вы недавно сняли квартиру, просто исчезает. И это не проверка на прочность, а последний крик архитектурной моды от американского бюро GDS.  Инженеры – строители решили, что зданиям тоже иногда нужно побыть невидимыми, поэтому для строительства используют бетон, стекло, оптические видеокамеры и дисплеи. 

Камеры на фасаде снимают то, что происходит за зданием, и транслируют это на стены. В результате создается иллюзия, что здания не существует. Правда, по углам, где стыкуются дисплеи, небоскреб все же будет слегка заметен, но со временем мягкие дисплеи смогут огибать выступающие углы. Хорошая, но опасная задумка. Ведь нечаянно можно и лоб разбить об несуществующий дом. 

Ученые из университета Калифорнии и университета Дьюка обратили своё внимание на кальмаров. Если кальмары могут прятаться от хищников, то почему бы и морским пехотинцам не надеть «плащ-невидимку»? Для этого учёные обратились к белку рефлектину, который живет в коже кальмара. Этот белок умеет менять цвет в зависимости от света. 

Кальмар, играя с расстоянием между слоями своих клеток, может отражать свет разной длины волны, как искусный художник, который меняет палитру. Ученые взяли этот белок и поместили его на специальные пленки, а потом начали обрабатывать его водяным паром и кислотой. Получился слой, который меняет цвет. Кажется, первый шаг к созданию невидимого плаща сделан. 

Что говорить, мир технологий полон неожиданностей. 

Учёные Университета Эстермадуры создали метод, который придаёт объектам электромагнитную невидимость. По данным журнала «EurekAlert!», эта невероятная плазменная маскировка скрывает предметы от глаз, и делает их невидимыми для света так, что они не отражают его и не отбрасывают тени.

Как же это работает? Вместо того, чтобы обкладывать объекты тоннами хитроумных покрытий, учёные предложили наполнять детали специальными материалами с высокими диэлектрическими и магнитными свойствами. 

Однако пока этот метод подходит только для небольших объектов, например, для военных самолётов. Но у ученых большие планы на будущее — они уверены, что их изобретение имеет огромный потенциал для доработки.

Когда речь заходит о том, чтобы стать незаметным — не все так просто. 

Если тело не отражает, не преломляет и не поглощает свет, то, увы, мы не сможем стать невидимыми. Сомнительно? Попробуйте бросить кусок обычного стекла в воду, его станет почти не видно. Свет, проходя из воды в стекло, поведет себя как солдат на параде — будет вести себя тихо и с достоинством, почти не отражаясь и не преломляясь. 

Чтобы стать невидимым, придётся уменьшить коэффициент преломления тканей всего нашего тела, куда входят кожа, мышцы, внутренние органы и кости до уровня воздуха. И здесь наука говорит нам «нет» — физика и физиология не в курсе, как это сделать. Невидимые глаза не смогут улавливать свет, а чтобы изменить оптические свойства тканей, нужно так перекроить обмен веществ, что станет не понятно, как с этим жить. 

Что до самой шапки-невидимки, ей тоже предстоит нелёгкая задача. Шапку нужно будет заставить менять оптические свойства живых тканей, одежды, обуви, всего, что вы на себя надели. Как вы думаете, из каких материалов сделана ваша одежда? Правильно, из смеси синтетики и прочих продуктов науки. Занавес. 

Некоторые эксперты считают, что до внедрения невидимости в повседневную практику остались считанные годы, в крайнем случае — десятилетия. 

А пока, почему бы не воспользоваться возможностью оставаться на виду, ведь мир полон интересных людей и событий, которые стоит разглядеть.