Чердак. Только физика, только хардкор! - Дмитрий Побединский

Но все же хочется остаться живым, когда станешь невидимкой. Тут есть проблема. Если каким-то чудесным образом ваше тело станет невидимым, то вы сами ничего не сможете видеть!

Чтобы быть невидимкой, недостаточно быть прозрачным, как стекло. Ведь в таком случае свет преломляется, проходя сквозь вас, и ваш силуэт можно различить. Для полной невидимости нужно, чтобы коэффициент преломления вашего тела равнялся коэффициенту преломления воздуха, то есть единице. Посмотрите, то же самое происходит с шариками гидрогеля. Коэффициенты преломления воды и гидрогеля практически равны. Погрузите шарики в воду, и видно их совсем не будет, ведь свет не преломляется!

И вот тут главная загвоздка. Одна из основных деталей глаза, хрусталик, представляет собой линзу, которая преломляет свет. Если этого преломления не будет, то на сетчатке не будет фокусироваться четкое изображение и мы ничего не увидим! Как Фродо видел, будучи сам невидимым, непонятно! Но там не только к этому есть вопросы…

Но ведь есть уже самолеты-невидимки. Может, уже давно все изобретено?

Дело в том, что невидимость – относительная штука. Это когда через тело словно насквозь проходит свет. А ведь свет – это один из видов электромагнитных волн. Но есть и другие – радиоволны, инфракрасные, микроволны. Радары, обнаруживающие самолеты, используют невидимые микроволны. Они словно огромным прожектором невидимого света освещают все вокруг в надежде, что эти волны отразятся от самолета и вернутся на приемное устройство.

Самолеты стелс как раз сделаны так, чтобы как можно меньше микроволн отражалось от них в обратном направлении или поглощалось. Для этого очертаниям самолета придают особую форму, используют радиопоглощающие материалы и так далее. Тогда для микроволн они и правда оказываются невидимыми, но в обычном свете их видно еще как! Так что от наших глазастых пилотов они не скроются.

И все же, можно ли создать плащ-невидимку для оптического диапазона? Теоретически – да!

В плаще-невидимке свет огибает наше тело и выходит от нас в том же направлении. При этом сначала лучи нужно преломить в одном направлении, чтобы они огибали тело. Потом в другом направлении, чтобы они сомкнулись за телом. Для такого фокуса недостаточно обычных материалов. Нужны так называемые метаматериалы.

Это такие вещества, у которых свойства зависят больше не от атомов, из которых они состоят, а от структур, которые они образуют. Можно сказать, что если обычный материал – это фарш, то метаматериал – это груда тефтелек, сделанных из этого фарша. Одно из необычных свойств метаматериалов – отрицательный показатель преломления. Посмотрите, как происходит преломление в обычных веществах. Луч искривляется, но никогда не пересекает перпендикуляр к поверхности. Но в метаматериалах преломление происходит словно наоборот, круто меняя ход луча. С помощью таких приемов можно создать плащ-невидимку. Правда, это будет не мягкая ткань, а твердый объект. Правильнее будет назвать его кокон-невидимка.

Сложность заключается в том, что размеры структур в метаматериале должны быть меньше длины волны света. Сейчас уже созданы образцы метаматериалов, невидимых для ИК-излучения. Но у оптического диапазона длина волны в сотни раз меньше, и структуры метаматериала должны быть размером с атом. Это уже очень сложные нанотехнологии, и пока техника до такого не дошла.

Но самое смешное то, что в таком супермега-технологичном устройстве будущего дырки для глаз все равно будет видно.

И еще один способ. Согласитесь, довольно просто спроецировать на человека то, что находится за ним. Уже существуют прототипы таких устройств. Но проблема в том, что стоит нам немного изменить точку зрения – и сразу произойдет сдвиг картинки и обман будет раскрыт!

Другое дело, если снимать голограмму и проецировать сразу трехмерную картинку. Тогда и изменение точки просмотра не будет сказываться. Но и здесь есть проблема. Во-первых, запись настоящей цветной голограммы происходит шестью пучками лазеров. Во-вторых, масштабировать голограмму как обычную фотографию нельзя. Ее размеры всегда будут равны размеру матрицы. И если с лазерами еще хоть как-то можно разобраться, то такую огромную матрицу размером с человека мы вряд ли увидим в ближайшее время.

Многие желают овладеть технологиями невидимости – военные, спецслужбы, грабители. И только представьте, если эта технология попадет в плохие руки. Даже добродушные хоббиты не в силах устоять перед искушением брать чужое и убивать безнаказанно. Что уж говорить о людях! Так что, когда мы говорим о невидимости, может, стоит задуматься: а оно нам надо?

8.4. Вся правда о телепортации

Только представьте – конец рабочего или учебного дня. Вы очень устали, вы допиваете остывший кофе, силы на исходе, мысли только о том, как быстрее добраться до кровати. И тут – бац! Вы телепортируетесь к себе домой, остается только пижаму надеть. Все, никаких автобусов, метро, пробок. Интересно, такой сценарий так и останется в наших мечтах или все-таки есть надежда на реализацию мгновенного перемещения?

Оказывается, если глубоко копнуть, то телепортация все-таки вполне реальна. Согласно современным представлениям, существует минимально возможная длина в природе. Это планковская длина. Она равняется 1,6·1035 метра. То есть можно считать, что все пространство разделено на ячейки, как бы пиксели, размеры которых соответствуют планковской длине. И если объект движется, он как бы мгновенно перескакивает из одной ячейки в другую. Чем не телепортация? Это словно движение картинки на мониторе. Точки перескакивают из пикселя в пиксель мгновенно, при этом, если пиксели очень маленькие, создается иллюзия плавного движения. Так же и в жизни, только размеры пикселей намного меньше. Теоретически получается, мы постоянно телепортируемся, правда, не очень далеко.

Но это не совсем то, чего мы хотели. А именно – мгновенно перемещаться на большие расстояния. Пока практических способов реализации этого желания не найдено. Но есть гипотетические.

Общая теория относительности предполагает, что пространство-время может иметь определенную кривизну. При этом, возможно, оно может искривляться настолько, что создаются определенные туннели между двумя удаленными точками пространства-времени, так называемые кротовые норы. Пролетев через такую нору, мы за мгновение ока перенесемся в другую точку вселенной.

Проблема в том, что таких объектов не обнаружено. И в горловине этой норы предполагается наличие экзотической материи, которая обладает свойством антигравитации – массивные тела там не притягиваются, а отталкиваются.

Хотя знаете, можно очень сильно схитрить: разогнать вас до околосветовой скорости (0,999999999999999999998 с). Вы будете лететь почти со скоростью света, например, 1000 лет и преодолеете 9,46 эксаметров!!! (это 9,46 × 1015 км, 9,46 миллионов миллиардов километров). Но фишка в том, что относительно всего остального время у вас очень сильно замедлится и вы будете считать, что прошло всего 2 секунды! Ну чем вам не телепортация? Вы даже нос почесать не успеете. Правда, все ваши друзья и родственники уже вряд ли доживут до встречи с вами, но уж вот такая участь суперпутешественников.

Но все-таки это все не то. Действительно, людям пока не удалось найти способа, как мгновенно перемещать вещество, и пока никаких надежд нет. Но уже хорошо исследована квантовая телепортация, в которой передаются – не физические объекты, ни в коем случае, а состояние квантового объекта.

Представьте, что у нас есть фотон. Он обладает спином, то есть, образно говоря, вращается. И при движении он может вращаться либо по часовой стрелке, либо против. Но мы точно не можем знать, в каком состоянии он находится. Речь о том, что при измерении у нас есть какая-то вероятность обнаружить его в одном состоянии и какая-то вероятность обнаружить в другом. То есть до измерения он находится в нескольких состояниях одновременно, как кот Шредингера. Мы можем закодировать в состояния фотона какую-либо информацию и передавать ее на расстояние.

Но принципы квантовой механики не позволяют произвести измерение, поглядеть на фотон и передать информацию о том, как он выглядит. Грубо говоря, чтобы полностью передать такое неопределенное, двойственное состояние, и нужна квантовая телепортация.