Для широкой публики Джон Пендри — это человек, который воплотил в жизнь «физику Гарри Поттера». Будучи создателем теоретической базы для плаща-невидимки, он захватил воображение всего мира, продемонстрировав, как свет можно обогнуть вокруг объекта, заставляя его исчезнуть.
Однако для Пендри, физика из Имперского колледжа Лондона, этот плащ был лишь промежуточным этапом. Пока мир восхищается магией невидимости, Пендри двинулся к гораздо более глубоким рубежам: метаматериалам — веществам, спроектированным так, чтобы обладать свойствами, не встречающимися в природе.
Рождение метаматериалов
Этот путь начался в середине 1990-х, когда Пендри заметил, как определенные технологии «стелс» используют неупорядоченные углеродные волокна для поглощения радаров. Он понял, что эффективность этих материалов обусловлена не свойствами самих атомов, а их структурным расположением.
Это открытие положило начало науке о метаматериалах. В отличие от традиционных материалов, свойства которых зависят от химического состава, свойства метаматериалов определяются их геометрией. Создавая на микроскопическом уровне крошечные канавки, кольца или столбики, ученые могут точно диктовать, как волны — будь то свет, звук или сейсмические колебания — будут взаимодействовать с объектом.
От научной фантастики к промышленной реальности
Хотя «невидимость» звучит как лабораторная диковинка, коммерческий потенциал работ Пендри огромен. Благодаря многолетнему профессиональному сотрудничеству с венчурным капиталистом Нейтаном Майрвольдом, теории Пендри превращаются в рынок, объем которого, по прогнозам, достигнет 6 миллиардов фунтов стерлингов к 2033 году.
Практическое применение уже начинает проявляться:
- Металинзы: Вместо тяжелого изогнутого стекла «металинзы» используют плоские наноразмерные структуры для фокусировки света. Это позволяет создавать сверхтонкие линзы камер в смартфонах, облегченную оптику для дронов и более изящные VR-гарнитуры.
- Автономные транспортные средства: Современные беспилотные автомобили полагаются на Лидары — громоздкие вращающиеся лазерные сенсоры. Метаматериалы могут позволить создать «твердотельные» лидары, которые управляют лазерными лучами электронным способом без движущихся частей, что сделает сенсоры дешевле и долговечнее.
- Защита от землетрясений: Поскольку сейсмические волны математически ведут себя очень похоже на свет, метаматериалы теоретически можно использовать для того, чтобы «обводить» волны землетрясения вокруг фундамента здания, защищая его от разрушения.
Новый рубеж: управление временем
Несмотря на происходящую промышленную революцию, Пендри по-прежнему сосредоточен на теоретических «границах» физики. В настоящее время он изучает темпоральные (временные) метаматериалы — материалы, которые меняют свои свойства не только в пространстве, но и во времени.
Используя сверхбыстрые лазеры для изменения состояния материала за фемтосекунды (квадриллионные доли секунды), Пендри предполагает, что мы сможем «трансмутировать» энергию. Это позволит нам изменять частоты — например, превращать красный свет в синий — путем впрыска или отвода энергии от волны в момент её прохождения через материал.
Эти исследования открывают двери для моделирования самых экстремальных условий во Вселенной:
1. Аналоги черных дыр: Пендри рассчитал, что материал, внутренний узор которого меняется со скоростью, близкой к скорости света, может создать математический «горизонт событий», позволяя ученым изучать физику черных дыр в контролируемых лабораторных условиях.
2. Квантовое трение: Он исследует, как изменение электромагнитных свойств во времени может спровоцировать эффект Казимира, создавая новый тип квантового трения, который никогда ранее не наблюдался.
«Наступает момент, когда твое исследование начинает убегать от тебя», — отмечает Пендри. Для него цель заключается не в коммерциализации плаща-невидимки, а в поиске следующей «новой и захватывающей» тайны.
Заключение
Наследие Джона Пендри заключается не в магическом плаще, а в фундаментальном пересмотре того, как мы манипулируем физическим миром. Переходя от управления светом в пространстве к управлению им во времени, он прокладывает путь к будущему, в котором мы сможем моделировать небеса и подчинять себе саму ткань реальности.
