Для широкої публіки “Джон Пендрі” – це людина, яка втілила в життя “фізику Гаррі Поттера”. Будучи творцем теоретичної бази для плаща-невидимки він захопив уяву всього світу, продемонструвавши, як світло можна обігнути навколо об’єкта, змушуючи його зникнути.
Однак для Пендрі, фізика з Імперського коледжу Лондона, цей плащ був лише проміжним етапом. Поки світ захоплюється магією невидимості, Пендрі рушив до набагато глибших рубежів: метаматеріалів — речовин, спроектованих так, щоб мати властивості, що не зустрічаються в природі.
Народження метаматеріалів
Цей шлях розпочався у середині 1990-х, коли Пендрі помітив, як певні технології «стелс» використовують невпорядковані вуглецеві волокна для поглинання радарів. Він зрозумів, що ефективність цих матеріалів обумовлена не властивостями самих атомів, а їх структурним розташуванням.
Це відкриття започаткувало науку про метаматеріали. На відміну від традиційних матеріалів, властивості яких залежать від хімічного складу, властивості метаматеріалів визначаються їх геометрією. Створюючи на мікроскопічному рівні крихітні канавки, кільця чи стовпчики, вчені можуть точно диктувати, як хвилі — світло, звук чи сейсмічні коливання — взаємодіятимуть з об’єктом.
Від наукової фантастики до промислової реальності
Хоча «невидимість» звучить як лабораторна дивина, комерційний потенціал робіт Пендрі величезний. Завдяки багаторічній професійній співпраці з венчурним капіталістом Нейтаном Майрвольдом теорії Пендрі перетворюються на ринок, обсяг якого, за прогнозами, досягне 6 мільярдів фунтів стерлінгів до 2033 року.
Практичне застосування вже починає проявлятися:
- Металінзи: Замість важкого зігнутого скла «металінзи» використовують плоскі нанорозмірні структури для фокусування світла. Це дозволяє створювати надтонкі лінзи камер у смартфонах, полегшену оптику для дронів та витонченіші VR-гарнітури.
Автономні транспортні засоби: Сучасні безпілотні автомобілі покладаються на Лідари — громіздкі лазерні сенсори, що обертаються. Метаматеріали можуть дозволити створити «твердотільні» лідори, які керують лазерними променями електронним способом без рухомих частин, що зробить сенсори дешевшими та довговічнішими. - Захист від землетрусів: Оскільки сейсмічні хвилі математично поводяться дуже схоже на світ, метаматеріали теоретично можна використовувати для того, щоб «обводити» хвилі землетрусу навколо фундаменту будівлі, захищаючи його від руйнування.
Новий рубіж: управління часом
Незважаючи на промислову революцію, що відбувається, Пендрі, як і раніше, зосереджений на теоретичних «кордонах» фізики. В даний час він вивчає “темпоральні (тимчасові) метаматеріали” – матеріали, які змінюють свої властивості не тільки в просторі, але і в “часі”.
Використовуючи надшвидкі лазери для зміни стану матеріалу за фемтосекунди (квадрильйонні частки секунди), Пендрі припускає, що ми зможемо “трансмутувати” енергію. Це дозволить нам змінювати частоти – наприклад, перетворювати червоне світло на синє – шляхом упорскування або відведення енергії від хвилі в момент її проходження через матеріал.
Ці дослідження відкривають двері для моделювання найекстремальніших умов у Всесвіті:
1. Аналоги чорних дірок: Пендрі розрахував, що матеріал, внутрішній візерунок якого змінюється зі швидкістю, близькою до швидкості світла, може створити математичний «горизонт подій», дозволяючи вченим вивчати фізику чорних дірок у контрольованих лабораторних умовах.
2. Квантове тертя: Він досліджує, як зміна електромагнітних властивостей у часі може спровокувати ефект Казимира, створюючи новий тип квантового тертя, який ніколи раніше не спостерігався.
“Настає момент, коли твоє дослідження починає тікати від тебе”, – зазначає Пендрі. Для нього мета полягає не в комерціалізації плаща-невидимки, а в пошуку наступної «нової та захоплюючої» таємниці.
Висновок
Спадщина Джона Пендрі полягає не у магічному плащі, а у фундаментальному перегляді того, як ми маніпулюємо фізичним світом. Переходячи від керування світлом у просторі до управління ним у часі, він прокладає шлях до майбутнього, в якому ми зможемо моделювати небеса та підкоряти собі саму тканину реальності.
