Dla ogółu społeczeństwa John Pendry to człowiek, który ożywił „fizykę Harry’ego Pottera”. Jako twórca podstaw teoretycznych Płaszcza-Niewidki, poruszył wyobraźnię świata, pokazując, jak światło może zagiąć się wokół obiektu, powodując jego zniknięcie.
Jednak dla Pendry’ego, fizyka z Imperial College w Londynie, peleryna była tylko tymczasowym krokiem. Podczas gdy świat zachwyca się magią niewidzialności, Pendry przesunął się w stronę znacznie głębszej granicy: metamateriały – substancje zaprojektowane tak, aby miały właściwości niespotykane w naturze.
Narodziny metamateriałów
Ta podróż rozpoczęła się w połowie lat 90. XX wieku, kiedy Pendry zauważył, że niektóre technologie stealth wykorzystują przypadkowe włókna węglowe do pochłaniania radaru. Zdał sobie sprawę, że skuteczność tych materiałów nie wynika z właściwości samych atomów, ale z ich układu strukturalnego.
Odkrycie to zapoczątkowało naukę o metamateriałach. W przeciwieństwie do tradycyjnych materiałów, których właściwości zależą od składu chemicznego, właściwości metamateriałów zależą od ich geometrii. Tworząc maleńkie rowki, pierścienie lub filary na poziomie mikroskopowym, naukowcy mogą dokładnie określić, w jaki sposób fale – czy to świetlne, dźwiękowe czy wibracje sejsmiczne – będą oddziaływać z obiektem.
Od science fiction po rzeczywistość przemysłową
Choć „niewidzialność” brzmi jak laboratoryjna ciekawostka, komercyjny potencjał dzieła Pendry’ego jest ogromny. Dzięki wieloletniej profesjonalnej współpracy z inwestorem venture capital Nathanem Myhrvoldem, teorie Pendry’ego przekształcają się w prognozę rynkową, która do 2033 roku osiągnie 6 miliardów funtów.
Praktyczne zastosowania już zaczynają się pojawiać:
- Metale: Zamiast ciężkiego, zakrzywionego szkła „metale” wykorzystują płaskie struktury w nanoskali do skupiania światła. Umożliwia to tworzenie ultracienkich obiektywów do aparatów w smartfonach, lekkiej optyki do dronów i eleganckich zestawów słuchawkowych VR.
- Pojazdy autonomiczne: Nowoczesne samochody autonomiczne opierają się na Lidarach – nieporęcznych, obrotowych czujnikach laserowych. Metamateriały mogłyby umożliwić stworzenie „półprzewodnikowych” lidarów, które elektronicznie sterują wiązkami laserowymi bez ruchomych części, dzięki czemu czujniki będą tańsze i trwalsze.
- Ochrona przed trzęsieniami ziemi: Ponieważ fale sejsmiczne zachowują się matematycznie bardzo podobnie do światła, teoretycznie można zastosować metamateriały do „prowadzenia” fal trzęsień ziemi wokół fundamentów budynku, chroniąc go przed zniszczeniem.
Nowa granica: zarządzanie czasem
Pomimo trwającej rewolucji przemysłowej Pendry nadal koncentruje się na teoretycznych „granicach” fizyki. Obecnie studiuje temporalne (temporalne) metamateriały – materiały zmieniające swoje właściwości nie tylko w przestrzeni, ale także w czasie.
Używając ultraszybkich laserów do zmiany stanu materiału w femtosekundach (biliardowych części sekundy), Pendry sugeruje, że moglibyśmy być w stanie „transmutować” energię. Umożliwi nam to zmianę częstotliwości – na przykład zmianę światła czerwonego na niebieskie – poprzez wstrzykiwanie lub usuwanie energii z fali przechodzącej przez materiał.
Badania te otwierają drzwi do symulacji najbardziej ekstremalnych warunków we Wszechświecie:
1. Analogi czarnych dziur: Pendry obliczył, że materiał, którego wzór wewnętrzny zmienia się przy prędkościach bliskich prędkości światła, może stworzyć matematyczny „horyzont zdarzeń”, umożliwiający naukowcom badanie fizyki czarnych dziur w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.
2. Tarcie kwantowe: Bada, jak zmiany właściwości elektromagnetycznych w czasie mogą wywołać efekt Casimira, tworząc nowy rodzaj tarcia kwantowego, którego nigdy wcześniej nie obserwowano.
„Przychodzi taki moment, że badania zaczynają ci uciekać” – zauważa Pendry. Dla niego celem nie jest komercjalizacja peleryny-niewidki, ale znalezienie kolejnej „nowej i ekscytującej” tajemnicy.
Wniosek
Dziedzictwo Johna Pendry’ego to nie magiczny płaszcz, ale fundamentalne przemyślenie na nowo sposobu, w jaki manipulujemy światem fizycznym. Przechodząc od manipulowania światłem w przestrzeni do manipulowania nim w czasie, toruje drogę przyszłości, w której będziemy mogli modelować niebo i kontrolować samą strukturę rzeczywistości.
