Технологии невидимости создают "электромагнитную червоточину"

Группа математиков, которая год назад прославилась разработкой математически строгого доказательства возможности создания "плаща-невидимки", теперь сумела показать, что эта технология может быть использована и для создания "электромагнитной червоточины".

Новое исследование опубликовано 12 октября в журнале Physical Review Letters (PRL). Профессор математики из американского Рочестерского университета (University of Rochester) Аллан Гринлиф (Allan Greenleaf) и его соавторы - Матти Лассас (Matti Lassas) из Хельсинского технологического университета, Ярослав Курылев (Yaroslav Kurylev) из Лондонского университетского колледжа и Гюнтер Ульман (Gunther Uhlmann) из Вашингтонского университета - считают, что полученные ими новые результаты открывают возможность построения (на основе специальных метаматериалов (metamaterials), управляющих огибающими тела лучами) своего рода невидимого туннеля между любыми двумя заданными точками в пространстве (таким образом в каком-то смысле решая проблему скрытного передвижения объектов).

"Вообразите, что плащ-невидимка Гарри Поттера обернут вокруг длинной трубы, - говорит Гринлиф. - Если материал этого плаща изготовлен согласно нашим спецификациям, то вы можете поместить объект в один конец этой трубы, пронаблюдав, как он исчезнет, а после перемещения предмета по всей длине нашего туннеля увидеть, как он вновь появится на другом его конце".

К сожалению, на современном технологическом уровне можно изготавливать объекты, невидимые лишь в каком-то одном, причем, как правило, достаточно длинноволновом (например, микроволновом) диапазоне, однако математическая теория демонстрирует возможность распространения эффекта червоточины и на электромагнитные волны всех частот.

То, что плащ-невидимка теоретически мог бы быть изготовлен, первоначально удалось показать Джону Пендраю (John Pendry), британскому физику-теоретику из Лондонского имперского колледжа (Imperial College London) и его коллегам, затем группа Дэвида Смита (David Smith) из Университета Дьюка (Duke University, штат Северная Каролина, США) доказала принципиальную работоспособность этой технологии на деле (соответствующие публикации - в журнале Science).

В основе всего лежит эффект "искривления пространства", однако реально искривляется лишь путь электромагнитного излучения (плавное изменение направления движения световых пучков в неоднородных средах обычно называют рефракцией), порождая своего рода мираж. Понятие "червоточины" (в нашей научно-популярной литературе более популярен термин "кротовые дыры") как раз и отсылает к дыркам, "прогрызаемым" в пространственно-временной метрике и позволяющим совершать фантастические почти моментальные перемещения в пространстве и даже путешествовать во времени.

В принципе, в природе уже есть объекты, которые (в полном соответствии с Общей теорией относительности Эйнштейна), способны искривлять световые лучи, заставляя их огибать предметы (речь о массивных звездах и квазизвездных объектах). Примерно такая же задача стоит и перед метаматериалами, разделяющими свет на два или большее число огибающих тело потоков и в результате приводящих к новой волновой картине, имитирующей для внешнего наблюдателя состояние без маскируемого предмета. "Плащ" заставляет лучи огибать цель таким образом, что наблюдателю кажется, будто в этом месте вообще ничего нет, он видит те предметы, что расположены за скрытым пятном.

Метаматериалы, которые позволяют обращаться со световыми лучами подобным образом (т.е. обладают совершенно нетривиальными оптическими свойствами), в естественном виде в природе не встречаются, и их необходимо еще особым образом проектировать. То, что пока условно называют "метаматериалами", - это просто достаточно мелкие структуры (например, для микроволнового диапазона их можно изготовить из стекловолокна, пронизанного особыми полостями), и проводящих элементов.