آیا تخیلات رولینگ هم مانند تخیلات ژول ورن به حقیقت میپیوندد؟

دانشمندان با ساخت نسل نوینی از ماده، آخرین مرزهای فناوری پنهان سازی را درنوردیده اند. اما آیا دستگاههای نامرئی کننده داستانهای علمی تخیلی روزی از عالم رویا پا به عرصه جهان واقعی خواهند گذاشت؟

داستانی شگفت انگیز از آزمایشی مرگبار در دهشتناکترین سالهای جنگ جهانی دوم نقل شده است، به این مضمون که نیروی دریایی ایالات متحده در طرحی کاملاً محرمانه تلاش میکرد با استفاده از نظریه آلبرت اینشتین مبنی بر توانایی میدان مغناطیسی در منحرف کردن پرتوهای نور، یک کشتی را نامرئی کند. طبق این داستان در اکتبر سال 1943(مهر 1322) تجهیزاتی ویژه بر ناوشکن الدریج نصب شد و آزمایشی سری در فیلادلفیا انجام گرفت. به راستی نور در اطراف ناو خم شد و آنرا محو کرد! اما این نامرئی شدن پیامدهای هولناکی برای خدمه کشتی به دنبال داشت.بعضی از آنها دیوانه شدند و بعضی کاملاً ناپدید!

معتقدین به نظریه توطئه، آزمایش فیلادلفیا را بدون تحقیق کافی در مورد صحت و سقم آن، به عنوان حقیقت پذیرفتند. بر مبنای این قصه کودکانه، یک فیلم سینمایی ساخته و کتابی نوشته شد که بینندگان و خوانندگان بسیاری یافت. اما در عالم واقع، ناوشکن الدریج در زمان انجام آزمایش خیالی در باهاما بوده است. تا کنون هیچ یک از خدمه این ناو این داستان را تایید نکرده اند و نظریه اینشتین نیز واقعا مدعی نیست که پرتوهای نور به این طریق منحرف میشوند.


شنل نامرئی کننده

با این حال هنوز هم امکان به حقیقت پیوستن رویای علمی وجود دارد. اخیراً دانشمندان کشف کرده اند که چگونه میتوان پرتوهای نور را در پیرامون اجسام به گونه ای خم کرد که آنها نامرئی شوند. روش آنها بر پایه استفاده از آنچه که به فراماده معروف شده استوار است؛ ترکیباتی شگفت انگیز که ویژگی آنها را ساختار فیزیکی شان تعیین میکند نه ماهیت شیمیایی شان. پروفسور جان پندری، پژوهشگر امپریال کالج لندن، میگوید: "اندیشه ما نه بر مبنای خواص ملکولهای معمولی، بلکه بر پایه ویژگی های فراملکولها پیریزی شده است." با طراحی و مهندسی فرامواد در مقیاس نانومتری( یک ملیونیم متر)، امکان تغییر حالت بر هم کنش آنها با نور وجود دارد.

گروه پژوهشی پندری میخواستند بدانند که آیا یک شی با قرار گرفتن پوششی از فراماده بر روی آن نامرئی میشود یا خیر. ساختار ویژه ماده نامرئی کننده باید میتوانست پرتوهای نوری را که بر آن تابیده میشد جذب کند و در پیرامون جسم، جهتی دوباره به آنها بدهد.
اگر نور به شی نرسد، عملا جسم از نظر محو میشود.به باور پندری، این فناوری به زودی قادر به تولید چیزی است که او آن را شنل نامرئی کننده میخواند.

به نظر باور کردنی نمی آید، اما امروزه، مثالهای بسیاری از نحوه تاثیر ساختار بر شکل ظاهری آن وجود دارد. برای مثال، در لایه نازکی از روغن که بر روی آب قرار گرفته باشد، هنگامی که ضخامت لایه روغن برای ایجاد تداخل نوری جهت تقویت بعضی از رنگهای مشخص- نه همه رنگها- دقیقا مناسب باشد، رنگهای رنگین کمان ظاهر میشوند. نور بازتاب یافته از روغن، با نوری که از لایه آب زیرین انعکاس یافته، تداخل پیدا میکند. بعضی از درخشان ترین رنگهای طبیعت این چنین خلق میشوند.

بالهای آبی رنگ درخشان پروانه مورفوی غول آسا، هیچ رنگدانه ای ندارند. اما پولکهای بدون رنگ بال، دقیقا به گونه ای قرار گرفته اند که در نتیجه یک اثر تداخلی مشابه، آبی به نظر میرسند.


پنهان بودن در برابر امواج رادار

پیش از این، در دهه 1970میلادی، دانشمندان تلاش کرده بودند تا با استفاده از این پدیده، هواپیما را از چشم رادار پنهان کنند. به لحاظ نظری، با قرار دادن لایه های باز تابنده درونی و بیرونی در چند سانتی متری بدنه هواپیما- که فاصله لایه ها بر حسب بزرگی طول موج رادار تنظیم میشد- امواج رادار منعکس شده از یک لایه، توسط بازتابیده از لایه دیگر خنثی میشده. به هر حال، این اثر تداخلی خنثی کننده تنها در یک طول موج از امواج رادار نتیجه بخش است و در عمل، این شیوه برای پنهان کاری قابل استفاده نبود.

شیوه واقعی نامرئی شدن در برابر رادار، آنگونه که امروزه هواپیماهای استیلث یا پنهان کار مورد استفاده قرار میدهند، مبتنی بر استفاده از پوششی ویژه است که حاوی ذرات فلزی بوده و با عملکردی نظیر آنتن، انرژی امواج رادار را جذب میکند. اما حتی چنین فناوری پیشرفته ای نیز قادر به اختفای کامل نیست. به گفته پندری، استفاده از ماده جاذب امواج رادار، همانند رنگ کردن شی با رنگ سیاه است. امواج پس از برخورد با جسم منحرف نمیشوند؛ اما جای خالی شی قبل تشخیص است. یک راه بهتر میتواند منحرف کردن امواج نور یا رادار در پیرامون اجسام باشد، به گونه ای که هیچ نشانه ای از وجود آنها بر جای نماند؛ و این دقیقا کاری است که فرامواد میتوانند انجام دهند. تاکنون، گروه تحقیقاتی پندری،کاربرد این شیوه را با ناپدید کردن ذرات بسیار ریز غبار مانند به نمایش گذاشته ند.

بنابر پیشبینی او گونه ای از فرامواد نوری که برای نامرئی کردن اشیا بزرگتر مورد نیاز هستند، طی 5 تا 10 سال آینده تولید خواهند شد. فرامواد نوری عناصری فلزی هستند که در شالوده ای از مواد غیر فلزی کار گذاشته میشوند، به شکلی که در مقیاس بسیار خرد یا میکروسکوپی ممکن است مانند آنتن های بسیار کوچکی به نظر آیند که در پلاستیک قرار گرفته اند. این آنتنها، نقش اتمها در مواد را تقلید میکنند. اتمها مانند دوقطبی های الکتریکی بسیار کوچک عمل میکنند و رفتار رفتار امواج الکترومغناطیسی- مانند پرتوهای نور- را که از نزدیکی آنها عبور میکنند، تغییر میدهند. اگر با شکل و ساختار آنتنها در یک فرا مواد بازی کنیم، میتوانیم مسیر پرتو های نوری را که از میان آن میگذرند، تغییر داده مو تنظیم کنیم.


چوبدستی سحرآمیز

اما پروفسور پندری تنها کسی نیست که برای غیب کردن اجسام تلاش میکند. اگر او مشغول ساختن یک شنل جادویی است، کریس فیلیپس، پروفسور همکار او در امپریال کالج نیز در حال ساخت یک چوبدستی سحرآمیز است.

در شرایط عادی و در تاپیر متقابل پرتوهای نور و اجسام، اتمهای سازنده شی، تنها فوتونهایی با طول موج معین را جذب میکنند. اما با تاباندن پرتو لیزر جفت ساز بر جسم، میتوان بر اتمها به گونه ای تاثیر گذاشت که برهم کنش خود را که با نوری که دارای طول موج خاص است، قطع کنند.این پدیده در فیزیک کوانتمی به برانگیختگی مجازی همدوس شناخته میشود.

حتی اینشتین نیز در مورد این پدیده تردید داشت؛ اما مدتی است که امکان پذیری وقوع این پدیده به اثبات رسیده است.به گفته فیلیپس: "من باید پیوسته برای مردم تکرار کنم که این موضوع حقیقت دارد. ما این را میدانیم، زیرا آن را در آزمایشگاه نشان داده ایم."

عناصر تشکیل دهنده آزمایش پروفسور فیلیپس عبارتند از یک لیزر فرو سرخ و فلز نقره که ساختاری بلوری دارد. بلور پس از تابش پرتو لیزر بر آن، به پرتوهای نور اجازه میدهدبدون بازتاب، شکست و جذب، از درون آن عبور کنند. اتمهای بلور که در واقع توسط پرتو لیزر برانگیخته شده اند، با نور برهم کنشی انجام نمیدهند و بلور از هر زاویه ای که به آن بنگریم، نامرئی شده است!




مجله دانشمند شماره 10