- Сергей Вадимович, очертите, пожалуйста, область Ваших научных интересов.
- Я занимаюсь оптикой металлических частиц наномасштабного размера, порядка 10 нанометров. Главным образом, нас интересуют оптические процессы, имеющие место при объединении таких наночастиц в различные структуры (мы называем их агрегатами), как упорядоченные, так и неупорядоченные. Сейчас оптику наноразмерных объектов часто называют нанофотоникой.
Тема «невидимости» очень близка к нанофотонике. Вообще, оптические свойства наночастиц активно изучаются уже несколько десятилетий, и у нас, и за рубежом, то есть интерес возник намного раньше, чем слово «нано» стало звучать отовсюду, в том числе — и там, где оно неуместно.
Свежий пример: Росстат предложил называть автомобили нанопродуктом, пишет Lenta.ru со ссылкой на «Ведомости». Это уже близко к абсурду. На сегодня можно говорить о том, что наука и техника нанообъектов заметно дискредитированы частым и неуместным использованием приставки «нано-».
- А где лежит граница между «нано» и «не нано»?
- Эта граница, конечно, условная. Считается, что если мы уйдем от 1 мкм на один порядок вниз, то это уже будет, безусловно, наномасштаб. Хотя, например, если речь идет о 700 нм, то и это может быть «нано», хотя кто-то при желании справедливо возразит, что это «просто» 0,7 мк. Между «нано-» и «микро-» три порядка, и разделить их на наномасштаб и микромасштаб можно по-разному. Ну а объекты, с которыми я и мои коллеги имеем дело, это 10 нм, это уж точно «нано».
- Разработки оптических материалов укладываются в «нано»?
- Да, если говорить не просто о материалах, а о так называемых метаматериалах, то они естественным образом попадают в наномасштабы. Метаматериал — это композит, структурные элементы его, в случае оптики, имеют размеры 50-500 нм, пусть даже 800 нм — все это вполне наномасштаб. А со временем, когда в этой области будут продвижения ещё в несколько раз, сомнений вообще не останется. В принципе, вполне понятно, почему так много спекуляций, связанных с нанотехнологиями. Приоритеты финансирования обусловили обилие желающих причислить себя к категории работающих в области нанотехнологий. Этот процесс идет во всем мире, и явление это отнюдь не чисто российское. С этим нужно мириться и удерживать в рамках, чтобы не было хотя бы наноавтомобилей.
- Что входит в понятие невидимости с точки зрения физики?
- Вряд ли тут есть специальное определение. Думаю, что с точки зрения физики понимание невидимости довольно близко к бытовому. Можно попробовать строго объяснить невидимость как полное отсутствие взаимодействия с излучением. Если какая-то материя не поглощает и не рассеивает свет (или другое электромагнитное излучение: рентген, СВЧ), то с помощью света вы и не сможете обнаружить объект.
Вот это, наверное, было бы наиболее строгим определением невидимости. Скажем, мягкие ткани очень слабо поглощают рентген, поэтому на рентгеновских снимках они почти не видны, в отличие от костей, которые сильно его поглощают, а значит, их хорошо видно. И если говорить на бытовом уровне, который восходит к сказочной шапке-невидимке, то это должно быть такое явление, когда вы действительно не можете увидеть ни скрываемый объект, ни саму шапку-невидимку, что очень важно. Это и есть ключевой вопрос в нашем разговоре: видно или нет саму шапку-невидимку?
Как правило, упор делается на то, чтобы скрыть объект, закрыв его с помощью сложной структуры. Но ясно, что если задача скрыть только объект, и вы не хотите «спрятать» скрывающее устройство, тогда все намного проще. Можно завернуть в плотную ткань то, что вы не хотите показывать, и этот предмет точно не увидят.
Или организовать дымовую завесу, чем военные пользуются давно и успешно. В этом случае виден равномерный серый фон, а корабли или танки делаются «невидимыми». То есть задача скрыть только некий объект может быть решена гораздо проще. И я бы, конечно, не называл этот случай невидимостью, это скорее оптическая иллюзия.
- Какой смысл в такой невидимке, если можно построить стену?
- Не знаю. Вообще, иллюзии бывают разные, есть красивые и занимательные. Можно привести в пример очень старый фокус, который многие видели, и, наверно, все знают, как он работает — назовем условно «Голова на столе». Стол с четырёх сторон закрыт качественными зеркалами.
Поскольку они заворачивают световые лучи, то зритель, стоящий на расстоянии, не видит человека под столом, а видит только его голову, «лежащую» на столе. И если поставить стол в достаточно большой и пустой комнате, с однородно окрашенными стенами и полом, то будет сильное впечатление, что под столом ничего нет. Однако понятно, что это иллюзия.
Кстати, её можно легко разрушить: надо бросить в сторону стола какой-нибудь предмет. Тогда станет видно, в чём, собственно, фокус. И ещё лет десять назад просто в голову никому не пришло бы назвать это невидимостью. Если говорить с точки зрения физики, важно понять, иллюзия это, или действительно каким-то образом снимается взаимодействие со светом. И как создать такую истинную невидимость, никто не знает. Поэтому то, что сейчас описывается в литературе, включая научные журналы, я, конечно, отношу к иллюзии.
- Сначала учёные «прятали» предметы не в трёхмерном пространстве, а на плоскости. На каком принципе основана работа таких «плащей-невидимок»?
- И более ранние двухмерные, и трёхмерные устройства основаны на одном принципе. Создается такое распределение показателя преломления в материале, при котором световые лучи распространяются не прямолинейно, а огибают объект, который хочется скрыть. А раз они его огибают, они с ним и не взаимодействуют, то есть не рассеиваются и не поглощаются. Таким образом, объект становится невидимым. И, поскольку принцип состоит в изменении хода световых лучей, то снова приходит на ум фокус с зеркалом.
В общем-то, зеркала в этом фокусе делают ровно то же. Только зеркала работают по-простому, в буквальном смысле прямолинейно, исключительно по закону отражения, который знают школьники. И поэтому, чтобы показать фокус с зеркалами, нужно соблюсти ряд условий: надо поставить зрителей подальше, обеспечить пустое пространство, чтобы создать некоторый диапазон по углам зрения. Никому не удалось бы продемонстрировать такой фокус, если бы во всем зале была ровно одна точка просмотра. Нельзя же показывать фокус одному зрителю.
Кстати, в плане диапазона по длинам волн у зеркал вообще нет проблем — заурядное зеркало перекрывает весь видимый диапазон. То есть, с моей точки зрения, принципиальной разницы между такими фокусами и теми «плащами-невидимками», которые сейчас делают, нет. В обоих случаях скрытие объекта достигается посредством изменения хода световых лучей.
- Как эксперимент с невидимкой выглядит в реальности? Давайте представим, что мы его
