Onlangs hebben wetenschapsschrijvers ons kennis laten maken met de derde zekerheid van het leven, vlak achter de dood en belastingen: iedereen die rapporteert over onzichtbare technologie moet Harry Potter vermelden.
Nadat ik die verplichting had vervuld, onthul ik nu - zonder een beetje trots - dat ik nooit een van de boeken heb gelezen met in de hoofdrol deze jonge tovenaar. Maar blijkbaar bezit de jongen een mantel die hem onzichtbaar maakt, en de bovengenoemde schrijvers vinden het leuk om na te denken of dit fantastische personage volgens de feitelijke regels van de wetenschap speelt. Ik geef er de voorkeur aan te weten wanneer we Master Potter uit het zicht en dus uit het hart kunnen slaan.
Als ik een object wil verbergen, bijvoorbeeld een populair fantasieboek in het midden van een presentatietafel, heb ik een aantal opties. Ik kan het stelen als ik denk dat niemand kijkt. Of, als ik mijn appartement verkies boven gevangenis, kan ik het boek bedekken met een soort mantel zodat de tafel gewoon leeg lijkt.
Om dit te doen, moet ik licht manipuleren, dat boven op de tafel stroomt alsof ik langs een geruit verkeersrooster rijd. Helemaal stoppen met licht zou nogal moeilijk zijn. In plaats daarvan kan ik dit raster omleiden en het pad wijzigen dat het licht neemt - en in het proces veranderen wat het verlicht.
Zie licht als een auto die op een van de lijnen in dit verkeersraster rijdt. Het doel is om van het ene eind van de tafel naar het andere te komen. Wanneer het het midden bereikt, verlicht het het boek.
Stel nu dat iemand een rotonde in het midden van het rooster plaatst. In dit geval moet onze lichte auto om het centrum heen rijden en het boek missen. In dit scenario zou licht nog steeds het andere einde van de tafel bereiken, maar het zou de bestseller in het midden niet raken.
Het pad van licht veranderen is echter een beetje lastiger dan een auto uitwijken. Elektromagnetische golven, zoals licht, volgen strikt het oorspronkelijke, geblokte verkeersnetwerk. Materialen die het pad van het licht kunnen veranderen, bestaan in de natuur niet, op enkele uitzonderingen na. Maar met nieuwe technologie kunnen ingenieurs kleine verkeerspolitie maken, metamaterialen genaamd, die licht in abnormale richtingen buigen. Op dit moment hebben deze metamaterialen de vorm van kleine metalen spoelen en staven.
Vanaf hier is de blauwdruk voor het ontwerpen van een onzichtbaarheidsmantel duidelijk. Stap één: monteer deze metamaterialen met een opening in het midden. Stap twee: plaats het gewenste boek in deze opening. Stap drie: zie - of zie niet - licht werveling rond het bebrilde fenomeen.
Het maakt niet uit waar iemand naar kijkt, het effect blijft waar: zodra het licht zijn omcirkelende route rond de mantel voltooit, hervat het een normaal rasterachtig pad en lijkt het alsof het nooit is afgedwaald.
Wetenschappers hebben dit idee getest door een object in zo'n mantel te plaatsen en microgolflicht in zijn richting te vuren. Toen ze ruimtelijke gegevens op de microgolven verzamelden, creëerde de informatie een beeld dat eruitzag alsof het licht ongehinderd langs zijn pad was doorgegaan.
Hier stuiten we echter op een beetje frustratie. Microgolflicht kan niets kleiner dan zijn golflengte detecteren - ongeveer een centimeter - zoals metamaterialen. Maar mensen zien niet in magnetrons; we zien kleuren met veel kleinere golflengten, op de schaal van nanometers. Dus het verbergen van een object voor de menselijke visie vereist metamaterialen die aanzienlijk kleiner zijn dan hun huidige grootte.
Het probleem wordt erger. Om licht rond de mantel te laten reizen en zijn oorspronkelijke pad te hervatten, moet het heel even sneller bewegen dan de snelheid van het licht. Wetenschappers kunnen deze boost bereiken via een enkele lichtfrequentie, maar het systeem werkt niet wanneer er meerdere kleuren bij betrokken zijn. Dus hoewel het misschien mogelijk is om wat geel te maskeren in de gestreepte sjaal van de jonge Potter, zou het rood helaas blijven.
Ten slotte vereist het omleiden van licht rond een mantel precieze plaatsing van metamaterialen. Dat is prima als we een stilstaand object willen verbergen, maar het erg moeilijk maakt om een bewegend object onzichtbaar te houden - een probleem gezien hoe snel die boeken van de plank vliegen.
We worden dus geconfronteerd met een ongelukkige Catch-22 (een boek dat we nooit zouden durven omhullen): we kunnen hopen dat onzichtbare technologie efficiënter wordt, maar als dit het geval is, moeten we de onvermijdelijke wetenschappelijke artikelen accepteren die verwijzen naar u weet wie .
De echte Wishful Thinker achter deze column was ingenieur David R. Smith van Duke University, wiens grootste daad van onzichtbaarheid misschien de manier is waarop hij de vraag omzeilt wanneer we een volledig operationele mantel hebben.
Heb je een idee waar je wishful over moet nadenken? Stuur het naar
