Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Невидимый» перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см. Невидимый (значения) .
INVIS MIRROR.png

Невидимость - это состояние объекта, который нельзя увидеть . Объект в этом состоянии называется невидимым (буквально «невидимым»).

Этот термин часто используется в фэнтези / научной фантастике , где объекты нельзя увидеть магическими или техническими средствами; однако его эффекты также могут быть продемонстрированы в реальном мире, особенно на уроках физики и психологии восприятия .

Поскольку объекты можно увидеть в свете видимого спектра от источника, отражающегося от их поверхностей и попадающего в глаз зрителя , наиболее естественной формой невидимости (реальной или вымышленной) является объект, который не отражает и не поглощает свет (т. Е. позволяет свету проходить через него). Это известно как прозрачность и наблюдается во многих природных материалах (хотя ни один природный материал не является 100% прозрачным).

Восприятие невидимости зависит от нескольких оптических и визуальных факторов. [1] Например, невидимость зависит от глаз наблюдателя и / или используемых инструментов. Таким образом, объект можно классифицировать как «невидимый» для человека, животного, инструмента и т. Д. В исследованиях сенсорного восприятия было показано, что невидимость воспринимается циклически. [2]

Невидимость часто считается высшей формой маскировки , поскольку она не раскрывает зрителю какие-либо жизненно важные признаки , визуальные эффекты или любые частоты электромагнитного спектра, обнаруживаемые человеческим глазом, вместо этого с использованием радио , инфракрасного или ультрафиолетовые длины волн.

В оптике иллюзий невидимость - это особый случай эффектов иллюзии: иллюзия свободного пространства.

Практические усилия [ править ]

Технологию можно использовать теоретически или практически для того, чтобы сделать объекты реального мира невидимыми:

  • Используя изображение в реальном времени, отображаемое на переносном дисплее, можно создать эффект прозрачности. Это известно как активный камуфляж .
  • Хотя стелс-технология объявлена ​​невидимой для радаров , все официально раскрытые применения этой технологии могут только уменьшить размер и / или четкость сигнатуры, обнаруживаемой радаром.
  • В 2003 году чилийский ученый Гюнтер Ульманн выдвинул первые математические уравнения для создания невидимых материалов. [3] [ нужен лучший источник ]
  • 2006: Совместные усилия исследователей из Великобритании и США объявили о разработке настоящего плаща-невидимки , хотя это только первые стадии. [4]
  • В кинопроизводстве людей, объекты или фон можно сделать невидимыми для камеры с помощью процесса, известного как хроматический кеинг .
  • Искусственно созданный метаматериал , невидимый для микроволнового спектра.

Инженеры и ученые провели различного рода исследования, чтобы изучить возможность поиска способов создания реальной оптической невидимости (плащей) для объектов. Методы обычно основаны на применении теоретических методов трансформирующей оптики , которые привели к появлению нескольких теорий маскировки .

В настоящее время практического маскирующего устройства не существует. [5] [6] Теоретическая работа 2006 года предсказывает, что недостатки незначительны, а метаматериалы могут сделать реальные «маскирующие устройства» практичными. [7] [8] Предполагается, что метод будет применяться к радиоволнам.в течение пяти лет, и в конечном итоге возможно искажение видимого света. Теория о том, что на световые волны можно воздействовать так же, как на радиоволны, сейчас популярна среди ученых. Средство можно сравнить с камнем в реке, вокруг которой проходит вода, но немного ниже по течению не оставляет следов камня. Сравнивая световые волны с водой и каким-либо объектом, который «маскируется» под камень, цель состоит в том, чтобы световые волны проходили вокруг этого объекта, не оставляя видимых его аспектов, возможно, даже тени. [9] Это техника, изображенная в телевизионном изображении Человека-невидимки 2000 года .

Две группы ученых работали отдельно над созданием двух «плащей-невидимок» из « метаматериалов », спроектированных на наноразмерном уровне. Они впервые продемонстрировали возможность маскировки трехмерных (3-D) объектов искусственно созданными материалами, которые перенаправляют радарные, световые или другие волны вокруг объекта. В одном из них используется сетка из металлических слоев для изменения направления света, в другом - крошечные серебряные проволочки. Сян Чжан из Университета Калифорнии , Берклисказал: «В случае плащей-невидимок или щитов, материал должен будет полностью изгибать световые волны вокруг объекта, как река, текущая вокруг скалы. Наблюдатель, смотрящий на замаскированный объект, будет видеть свет из-за него, заставляя его казаться исчезнуть ".

Команда исследователя Калифорнийского университета в Беркли Джейсона Валентайна создала материал, который влияет на свет в области видимого спектра, в области, используемой в волоконной оптике: «Вместо того, чтобы рыба выглядела немного впереди того места, где она находится в воде, она на самом деле казалась бы выше. поверхность воды. Это как-то странно. Для того чтобы метаматериал создавал отрицательное преломление, он должен иметь структурный массив меньше, чем длина волны используемого электромагнитного излучения ». Команда Валентина создала свой« сетчатый »материал, наложив серебряные и металлические диэлектрические слои друг на друга, а затем пробив отверстия. Другая команда использовала оксидный шаблон и вырастила серебряные нанопроволоки внутри пористого оксида алюминия на крошечных расстояниях друг от друга, меньших, чем длина волны видимого света. Этот материал преломляет видимый свет.

Исследовательская группа Имперского колледжа Лондона достигла результатов с микроволновыми печами . Макет плаща-невидимки в виде медного цилиндра был создан в мае 2008 года профессором физики сэром Джоном Пендри . Ученые, работающие с ним в Университете Дьюка в США, воплотили идею в жизнь. [10] [11]

Пендри, который теоретизировал плащ-невидимку «как шутку», чтобы проиллюстрировать потенциал метаматериалов, сказал в интервью в августе 2011 года, что грандиозные театральные воплощения его идеи, вероятно, преувеличены: «Я думаю, что почти наверняка любой плащ, который Гарри Поттер вы могли бы придумать какую-нибудь теорию, но сама практичность создания этого была бы настолько невозможна. Но можете ли вы спрятать вещи от света? Да. Можете ли вы спрятать вещи размером в несколько сантиметров? Да. Действительно ли плащ гибкий и хриплый? Нет. Будет ли он когда-нибудь? Нет. Таким образом, вы можете делать довольно много вещей, но есть ограничения. Вокруг будут некоторые разочарованные дети, но может быть несколько человек в промышленность, которые очень благодарны за это ". [12]

В Турции в 2009 году исследователи Исследовательского центра нанотехнологий Билькентского университета объяснили и опубликовали в New Journal of Physics, что им удалось сделать невидимость реальной на практике с помощью нанотехнологий, сделав объект невидимым без теней и т. Д. Рядом с идеальной прозрачной сценой, создав нанотехнологический материал, который также может изготавливаться как костюм, который может носить каждый.

В 2019 году компания Hyperstealth Biotechnology запатентовала технологию, лежащую в основе материала, который изгибает свет, чтобы люди и предметы были почти невидимы невооруженным глазом. Материал под названием Quantum Stealth в настоящее время все еще находится на стадии прототипирования, но был разработан генеральным директором компании Гаем Крамером в первую очередь для военных целей, чтобы скрыть агентов и оборудование, такие как танки и реактивные самолеты, в полевых условиях. В отличие от традиционных маскировочных материалов, которые ограничены определенными условиями, такими как леса или пустыни, по словам Крамера, этот «плащ-невидимка» работает в любой обстановке или сезоне, в любое время суток. [13]

В 2020 году было обнаружено физическое явление (связанное с электронным резонансом материалов, обработанных лазером), которое позволяет напрямую создавать невидимые структуры. [14]Используя новую технологию, исследователи из Университета Лаваля, Канада, создали невидимые фотонные схемы. Они обнаружили, что структура материала может быть изменена для использования, например, для частот, работающих с фотонными устройствами и датчиками, в то время как структурная модификация становится невидимой для частот, обнаруживаемых глазом. Точнее, они обнаружили, что изменение положительного показателя преломления (ПП), вызванное изменением электронного резонанса, может точно компенсировать отрицательное изменение ПП, вызванное структурным расширением (оба вызванные модификацией, индуцированной лазером), что приводит к нулевому изменению ПП для определенные цвета, обеспечивающие невидимость. [15]

Психологический [ править ]

Человека можно описать как невидимого, если другие отказываются его видеть или обычно не замечают. Термин был использован таким образом в названии книги «Человек-невидимка » Ральфа Эллисона по отношению к главному герою, который, вероятно, смоделирован по образцу автора, который не принимается во внимание из-за его статуса афроамериканца . Это подтверждается цитатой из Пролога: «Я невидим, понимаете, просто потому, что люди отказываются меня видеть». (Пролог.1) [16]

Вымышленное использование [ править ]

Основная статья: Невидимость в художественной литературе
Альберих надевает Тарнхельм и исчезает; иллюстрация Артура Рэкхема к « Рейнгольду» Рихарда Вагнера

В художественной литературе людей или предметы можно сделать полностью невидимыми несколькими способами:

  • Можно носить магические предметы, такие как кольца , плащи и амулеты , чтобы дать владельцу постоянную невидимость (или временную невидимость, пока объект не будет снят).
  • Магические зелья можно употреблять для предоставления временной или постоянной невидимости.
  • Магические заклинания можно накладывать на людей или предметы, обычно делая их временно невидимыми.
  • Некоторые мифические существа могут становиться невидимыми по желанию, например, в некоторых сказках, где лепреконы или китайские драконы могут уменьшаться настолько, что люди не могут их видеть.
  • В фантастике появилась идея о « маскировочном устройстве ».

В некоторых произведениях сила магии создает эффективное средство невидимости, отвлекая всех, кто может заметить персонажа. Но поскольку персонаж на самом деле не является невидимым, эффект может быть искажен зеркалами или другими отражающими поверхностями.

Что касается магической невидимости, может возникнуть вопрос о том, становятся ли невидимыми одежда, которую носит невидимое существо, и какие-либо предметы, которые несет невидимое существо. В целом они также считаются невидимыми, но в некоторых случаях одежда остается видимой и ее необходимо снимать для полного эффекта невидимости.

См. Также [ править ]

  • Двусмысленность
  • Скрытая операция
  • Социальная невидимость

Ссылки [ править ]

  1. ^ Морено, Иван; Jauregui-Sánchez, Y .; Авенданьо-Алехо, Максимино (2014). «Оценка невидимости: подход визуального восприятия» (PDF) . Журнал Оптического общества Америки A . 31 (10): 2244–2248. Bibcode : 2014JOSAA..31.2244M . DOI : 10,1364 / josaa.31.002244 . PMID  25401251 . Архивировано из оригинального (PDF) 08.08.2017 . Проверено 24 января 2016 .
  2. ^ Крейг, Юджин А .; Лихтенштейн, М. (1953). "Циклы видимости-невидимости как функция ориентации стимула". Американский журнал психологии . 66 (4): 554–563. DOI : 10.2307 / 1418951 . JSTOR 1418951 . PMID 13124563 .  
  3. ↑ Алонсо, Н. (21 марта 2013 г.). «Un genio invisible» [Невидимый гений]. Qué Pasa (на испанском языке).
  4. ^ "Плащ-невидимка: факт или вымысел?" . NBC News .
  5. ↑ Нахман, Адриан И. (ноябрь 1988 г.). «Реконструкции по граничным измерениям». Анналы математики . 128 (3): 531–576. DOI : 10.2307 / 1971435 . JSTOR 1971435 . 
  6. ^ Вольф, Эмиль; Тарек Хабаши (май 1993 г.). «Невидимые тела и единственность обратной задачи рассеяния». Журнал современной оптики . 40 (5): 785–792. Bibcode : 1993JMOp ... 40..785W . DOI : 10.1080 / 09500349314550821 .
  7. ^ Пендри, JB; Д. Шуриг; Д. Р. Смит (июнь 2006 г.). «Управление электромагнитными полями». Наука . 312 (5781): 1780–1782. Bibcode : 2006Sci ... 312.1780P . DOI : 10.1126 / science.1125907 . PMID 16728597 . S2CID 7967675 .  
  8. ^ Леонхардт, Ульф (июнь 2006 г.). «Оптическое конформное отображение». Наука . 312 (5781): 1777–1780. Bibcode : 2006Sci ... 312.1777L . DOI : 10.1126 / science.1126493 . PMID 16728596 . S2CID 8334444 .  
  9. ^ Чо, Адриан (2006-05-26). «Высокотехнологичные материалы могут сделать объекты невидимыми» . Наука . п. 1120 . Проверено 1 августа 2006 .
  10. ^ «Ученые превращают вымысел в реальность, чтобы сделать объекты« невидимыми » » . themoneytimes.com . Архивировано из оригинала на 2008-08-16.
  11. ^ "Секреты невидимости открыты" . mirror.co.uk .
  12. ↑ Джон Пендри (18 октября 2011 г.). «Видео: Рождение и перспективы метаматериалов» . ШПИОН . DOI : 10.1117 / 2.3201110.02 .
  13. ^ «Плащ-невидимка Hyperstealth Biotechnology может скрывать людей и здания» . Dezeen . 2019-11-07 . Проверено 16 ноября 2019 .
  14. ^ Lapointe, Джером; Берубе, Жан-Филипп; Ледеми, Янник; Дюпон, Альбер; Фортин, Винсент; Мессаддек, Юнес; Валле, Реаль (2020). «Нелинейное увеличение, невидимость и инверсия знака локализованного изменения показателя преломления, вызванного fs-лазером, в кристаллах и стеклах» . Свет: наука и приложения . 9 (1): 64. Полномочный код : 2020LSA ..... 9 ... 64L . DOI : 10.1038 / s41377-020-0298-8 . PMC 7171118 . PMID 32351688 . S2CID 216642364 . Проверено 20 июля 2020 .   
  15. ^ https://phys.org/news/2020-05-invisibility-concept-miniaturization-photonic-circuits.html
  16. ^ Эллисон, Ральф (1947). Человек-невидимка . Нью-Йорк: Современная библиотека / Random House. ISBN 9780679601395.

Внешние ссылки [ править ]

  • Принцип цифрового хамелеона: вычисление невидимости за счет обеспечения прозрачности
  • Специальный выпуск Physics World по науке о невидимости - июль 2011 г.
  • Легкая фантастика: флирт с невидимостью - The New York Times
  • Невидимость в реальном мире. Интересная фотография нижней половины пробирки, невидимой в кулинарном масле.
  • Краткая статья о том, почему видимый свет - Straight Dope
  • CNN.com - Наука раскрывает секреты невидимости - 9 августа 2006 г.
  • - Почти идеальная невидимость, достигнутая с использованием нанотехнологических материалов в Турции - июль 2009 г.