Невидимость — это состояние объекта, которое невозможно увидеть . Объект в таком состоянии называется невидимым (дословно «не видимым»). Это явление изучается физикой и психологией восприятия .
Поскольку объекты можно увидеть по свету от источника, отражающемуся от их поверхности и попадающему в глаза наблюдателя , наиболее естественной формой невидимости (реальной или вымышленной) является объект, который не отражает и не поглощает свет (то есть позволяет свету проходить сквозь него). Это известно как прозрачность и наблюдается во многих природных материалах (хотя ни один природный материал не является на 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 может быть классифицирован 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 позволяет зрителю увидеть какие-либо жизненные показатели , визуальные эффекты или частоты электромагнитного спектра, обнаруживаемые человеческим глазом , вместо этого используются радиоволны , инфракрасные или ультрафиолетовые волны.
В оптике иллюзий невидимость — это частный случай эффектов иллюзий: иллюзия свободного пространства.
Этот термин часто используется в фэнтези и научной фантастике , где объекты невозможно увидеть с помощью магии или гипотетической технологии .
Технологию можно использовать теоретически или практически, чтобы сделать объекты реального мира невидимыми.
Используя изображение в реальном времени, отображаемое на носимом дисплее, можно создать эффект прозрачности. Это известно как активный камуфляж . Хотя технология скрытности декларируется как невидимая для радаров , все официально раскрытые применения 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 ] В 2006 году совместные усилия исследователей из Великобритании и США объявили о разработке настоящего плаща-невидимки , искусственно созданного метаматериала , невидимого в микроволновом спектре, хотя он находится только на начальной стадии. [4]
В кинопроизводстве людей, предметы или фон можно сделать невидимыми на камере с помощью процесса, известного как хромакей .
Инженеры и ученые провели различные виды исследований, чтобы изучить возможность поиска способов создания настоящей оптической невидимости (плащей) для объектов. Методы обычно основаны на реализации теоретических приемов трансформационной 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, и метаматериалы могут сделать реальные «маскирующие устройства» практичными. [7] [8] Предполагается, что эта технология будет применена к радиоволнам в течение пяти лет, и искажение видимого света является возможной возможностью. Теория о том, что на световые волны можно воздействовать так же, как на радиоволны, сейчас популярна среди ученых. Агент можно сравнить с камнем в реке, вокруг которого проходит вода, но немного ниже по течению не оставляет следов камня. Сравнивая световые волны с водой, а любой объект, который «маскируется», с камнем, цель состоит в том, чтобы световые волны проходили вокруг этого объекта, не оставляя никаких видимых его аспектов, возможно, даже тени. [9] Это техника, изображенная в телевизионном изображении 2000 года « Человек-невидимка» .
Две группы ученых работали отдельно, чтобы создать два «плаща-невидимки» из « метаматериалов », разработанных на наноуровне . Они впервые продемонстрировали возможность маскировки трехмерных (3-D) объектов с помощью искусственно созданных материалов, которые перенаправляют радарные, световые или другие волны вокруг объекта. В то время как один использует своего рода сетку из металлических слоев, чтобы изменить направление света, другой использует крошечные серебряные провода. Сян Чжан из Калифорнийского университета в Беркли сказал : «В случае плащей-невидимок или щитов материал должен был бы полностью изгибать световые волны вокруг объекта, как река, текущая вокруг скалы. Наблюдатель, смотрящий на замаскированный объект, тогда увидел бы свет из-за него, заставляя его казаться исчезнувшим».
Команда исследователя из Калифорнийского университета в Беркли Джейсона Валентайна создала материал, который влияет на свет вблизи видимого спектра, в области, используемой в волоконной оптике: «Вместо того, чтобы рыба казалась немного впереди того места, где она находится в воде, она на самом деле будет казаться находящейся над поверхностью воды. Чтобы метаматериал создавал отрицательное преломление, он должен иметь структурную решетку меньше длины волны используемого электромагнитного излучения». Команда Валентайна создала свой материал «сетка», наложив слои серебра и металлического диэлектрика друг на друга, а затем пробив в них отверстия. Другая команда использовала оксидный шаблон и выращивала серебряные нанопроволоки внутри пористого оксида алюминия на крошечных расстояниях друг от друга, меньших длины волны видимого света. Этот материал преломляет видимый свет.
Исследовательская группа Имперского колледжа Лондона достигла результатов с микроволнами . Макет плаща-невидимки из медного цилиндра был создан в мае 2008 года профессором физики сэром Джоном Пендри . Ученые, работающие с ним в Университете Дьюка в США, воплотили эту идею в жизнь. [10] [11]
Пендри, который теоретизировал о плаще-невидимке «в качестве шутки», чтобы проиллюстрировать потенциал метаматериалов, сказал в интервью в августе 2011 года, что грандиозные, театральные проявления его идеи, вероятно, преувеличены: «Я думаю, что совершенно точно, что плащ, который узнал бы Гарри Поттер, не рассматривается. Вы можете придумать какую-то теорию, но сама практичность его создания будет настолько невозможной. Но можно ли спрятать вещи от света? Да. Можно ли спрятать вещи, которые имеют ширину в несколько сантиметров? Да. Действительно ли плащ гибкий и развевающийся? Нет. Будет ли он когда-нибудь таким? Нет. Так что вы можете сделать довольно много вещей, но есть ограничения. Будут некоторые разочарованные дети, но, возможно, в промышленности найдутся несколько человек, которые будут очень благодарны за это». [12]
В 2009 году в Турции исследовательский центр нанотехнологий университета Билькент опубликовал в New Journal of Physics информацию о том, что им удалось сделать невидимость реальной на практике с помощью нанотехнологий, сделав объект невидимым без теней и т. д., а также создав идеально прозрачную сцену с помощью нанотехнологического материала, который также можно производить как костюм, который может носить каждый.
В 2019 году Hyperstealth Biotechnology запатентовала технологию, лежащую в основе материала, который преломляет свет, делая людей и предметы почти невидимыми для невооруженного глаза. Материал, называемый 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 скрывать агентов и оборудование, такое как танки и самолеты, в полевых условиях. В отличие от традиционных камуфляжных материалов, которые ограничены определенными условиями, такими как леса или пустыни, по словам Крамера, этот «плащ-невидимка» работает в любой среде или сезоне, в любое время суток. И это несмотря на то, что его фактическое применение требует искусственных фонов, состоящих из горизонтальных линий. [13]
Человек может быть описан как невидимый, если другие отказываются его видеть или обычно игнорируют его. Термин был использован таким образом в названии книги « Невидимый человек » Ральфа Эллисона , в отношении главного героя, вероятно, смоделированного по образцу автора, которого игнорируют из-за его статуса афроамериканца . Это подтверждается цитатой из Пролога: «Я невидим, поймите, просто потому, что люди отказываются меня видеть». (Пролог.1) [14]
В художественной литературе людей или предметы можно сделать полностью невидимыми несколькими способами:
В некоторых работах сила магии создает эффективные средства невидимости, отвлекая любого, кто мог бы заметить персонажа. Но поскольку персонаж не является по-настоящему невидимым, эффект может быть выдан зеркалами или другими отражающими поверхностями.
Когда речь идет о магической невидимости, может возникнуть вопрос о том, становятся ли невидимыми также одежда, которую носит невидимое существо, и любые предметы, которые оно носит. В целом они также считаются невидимыми, но в некоторых случаях одежда остается видимой и ее необходимо снять для полного эффекта невидимости.
