|
|
Субботний блик науки № 124
Джо-невидимка
Невидимость вообще очень давно ожидается человечеством. Собственно, различные сказочные устройства, дающие герою невидимость, известны с тех же самых незапамятных времен, что и «дальновидение» с дистанционной передачей звука. Первыми из этих сказочных технологий в реальность пришли телефоны, а потом — радио. Далее, не заставив себя долго ждать, появилось и волшебное блюдо с встроенным «дальновидением», которое теперь полностью реализовано в самом широком смысле: посмотреть нынче можно и на марсианскую поверхность.
Невидимость же как-то задерживается. Невидимость все еще застряла в сказке. Надолго ли?
Тут нужно еще раз заметить, что то и дело упоминаемые самолеты-невидимки — они вполне видимые, даже и для радаров. И правильно называются малозаметными. Если вопрос обобщить, то окажется, что гораздо незаметнее самолета «Стелс» — хорошо замаскированный неподалеку от гнилого пня снайпер.
Настоящая невидимость подразумевает, что накрытый волшебной шапкой танк невидим совсем: ни для радаров, ни для глаз. С тем, как такое может быть, физики уже разобрались. Пока чисто математически. Как известно, свет и радиоволны — это все электромагнитные поля. Поэтому, например, типичное биологическое зрение основано на восприятии падающих на сетчатку глаза электромагнитных волн. В большинстве случаев, в повседневной жизни, глаза наблюдают отраженные объектами электромагнитные поля. Например, солнце освещает сверкающий автомобиль, отраженный солнечный свет формирует изображение автомобиля на сетчатке глаза. В некоторых случаях, тоже не редких, глаз наблюдает самосветящиеся объекты: скажем, лампы электрического освещения.
В сильно утрированном виде, важнейшее достижение науки, касающееся невидимости можно описать так: физики-теоретики, исследовав фундаментальные уравнения электродинамики, нашли, что можно так подобрать форму и физические свойства маскирующей оболочки, что помещение этой оболочки в произвольное «тестовое» электромагнитное поле не вызывает изменений характеристик поля, при условии, что характеристики измеряются в точках пространства, находящихся вне оболочки, на каком-то определенном расстоянии от нее. То есть, объект будет невидим во всех диапазонах электромагнитных волн. Что он, невидимка, есть в комнате, что нет — увидеть его не удастся, так как пустая комната так и будет выглядеть пустой.
Известный и очень глубокий по смыслу анекдот про историка, физика и математика повествует о приблизительно таком эпизоде:
Историк, физик и математик попали в Австралию. Они едут в поезде и за окном замечают черную овцу, пасущуюся на лугу. Историк записывает в дневник: «В Австралии много черных овец». Физик записывает в свой дневник: «В Австралии есть овцы, среди которых попадаются черные.» Математик: «В Австралии есть по крайней мере одна овца, которая по крайней мере с одной стороны — черная.»
Наличие решения физико-математической задачи обеспечения полной невидимости лишь говорит о том, что невидимости можно достичь. Но это решение ничего не говорит о том, как достичь невидимости. Пока что на практике электромагнитную невидимость смогли продемонстрировать для узких диапазонов длин волн. Но особых сомнений в том, что рано или поздно, с появлением новых материалов и мощных компьютеров, позволяющих моделировать свойства этих материалов, удастся хорошо приблизиться к полной невидимости на практике — нет.
Как же будут бороться с невидимыми танками и самолетами?
Как-то будут. Тут тоже не приходится сомневаться. Возможно, при обнаружении невидимок помогут сверхкороткие лазерные импульсы. А возможно, обнаруживать невидимок станут, наблюдая изменения в окружающей их среде. Например, обладающий электромагнитной невидимостью самолет можно обнаружить по «спутному следу» из турбулентностей, которые возникнут в воздухе во время полета самолета. Более того, нужные для обнаружения невидимок изменения в воздухе можно специально создавать, например, используя излучение звука. Акустические системы вообще пригодятся для наблюдения наземных и воздушных невидимок.
Кстати, с акустическим наблюдением ситуация еще интереснее. Оказывается, обеспечить акустическую невидимость даже проще, чем электромагнитную (математически аппарат, моделирующий распространение звука в среде, во многом эквивалентен математическому аппарату, описывающему распространение электромагнитных волн). И, понятно, акустическая невидимость очень полеза на практике, особенно под водой. Но это уже другая сказка.
22.03.2008
Теги: невидимость
стелс
технологии
физика
|
Ваш отзыв автору
|
|
|
