مجله ها و خبرگزاري هاي مختلف با نزديک شدن به پايان هر سال، به بررسي مهم ترين رويدادهاي سال گذشته پرداخته و با رتبه بندي مهم ترين هاي آنها سعي مي کنند دستاوردهاي يک سال ديگر از زندگي بشر را بررسي کنند. مجله تايم که به دليل رتبه بندي هاي جهاني از شهرت و اعتبار بالايي برخوردار است، امسال نيز با بازبيني فهرستي از کشفيات علمي، 10 کشف برتر سال گذشته ميلادي را اعلام کرد. يکي از کشفياتي که از نظر اين مجله به عنوان مهم ترين رويداد علمي سال گذشته لقب گرفته است، ناپديد ساختن اشيا يا ساخت شنل نامرئي کننده است. در اين مقاله به بررسي مباني نظري اين فناوري مي پردازيم. --- اگر شما هم يکي از طرفداران «هري پاتر» باشيد، حتماً با مفهوم «شنل نامرئي» آشنايي داريد. همان طور که در کتاب هاي «هري پاتر» خوانده ايد يا در فيلم هاي آن ديده ايد، هر زمان که «هري پاتر» شنل نامرئي اش را به تن مي کرد، کاملاً از نظرها پنهان شده و نامرئي مي شد. مي توان گفت نامرئي شدن يکي از آرزوهاي ديرينه بشر است و رد آن را مي توان در داستان هاي قديمي نيز پيگيري کرد. عبارت نامرئي شدن معمولاً به عنوان يک عبارت علمي- تخيلي با آميزه يي از يک مفهوم سحرآميز و فناورانه به کار مي رود. البته تلاش محققان و دانشمندان باعث شده است اين عبارت تا حدودي به دنياي واقعي نيز راه يابد. همان طور که مي دانيد اجسام زماني ديده مي شوند که نوري از آنها به چشم ما برسد و سطوح آن جسم، نور را منعکس کرده و به محيط اطراف بر گرداند. حال آنکه چه در دنياي واقعي و چه در خيالات انسان، جسم نامرئي جسمي است که نور را نه منعکس و نه جذب مي کند، بلکه اجازه مي دهد نور کاملاً از آن عبور کند. در طبيعت اين پديده در اجسام شفاف به پديد مي آيد، اما بايد گفت هيچ ماده يي در طبيعت يافت نمي شود که صددرصد شفاف باشد. بحث نامرئي شدن در فيزيک چندين نگرش و فرضيه فيزيکي وجود دارد که نامرئي شدن را ممکن مي داند؛ - زماني که سرعت جسمي به سرعت نور مي رسد، نظير اجسامي که سياه چاله ناميده مي شود. - اجسام شفاف نظير هوا و برخي از گازهاي طبيعي - گسيل يا انعکاس نور خارج از طول موج گستره نور مرئي - نظريه تازه يي از محققان دانشگاه «امپريال» در لندن در سال 2006 اثبات کرد با استفاده از نوع خاصي کريستال که از جعبه هاي مقياس نانو و حامل الکترون ساخته شده است، نامرئي شدن امکان پذير است. زماني که نور به اين نوع کريستال مي تابد، توسط جعبه هاي درون آن هدايت شده و کاملاً شبيه يک جسم شفاف عمل مي کند. فناوري هاي نامرئي شدن فناوري ها چه به صورت نظري و چه به صورت تجربي مي توانند اجسام دنياي واقعي را به اجسام نامرئي تبديل کنند. در زير به چندين فناوري از اين دست اشاره مي کنيم. استتار فعال؛ گروهي از فناوري ها هستند که با استفاده از پنل ها يا روکش هايي که ظاهر، رنگ، ميزان روشنايي يا ويژگي هاي بازتابي خود را تغيير مي دهند، مي توانند اجسام را همرنگ محيط اطراف کرده و به بيان ديگر آن را استتار کنند. فناوري مخفي سازي؛ فناوري است که در مقابل رادار خود را نامرئي مي کند. البته اين فناوري به طور کامل اجسام را مخفي نمي کند، بلکه تنها مي تواند حجم يا وضوح خود را در مقابل رادار کاهش دهد. شنل نامرئي؛ در برخي از داستان هاي علمي - تخيلي فرضيه «ابزار مخفي سازي» مطرح شده است که اين ابزار مي تواند اجسام را نامرئي کند. در 19 اکتبر سال 2006 گروهي از محققان انگليسي و امريکايي اعلام کردند موفق به ساخت يک شنل نامرئي شده اند، اگرچه اين پروژه تنها در مراحل ابتدايي خود قرار دارد. تجربيات عملي مهندسان و دانشمندان تاکنون تحقيقات گسترده يي را براي دستيابي به فناوري نامرئي شدن انجام داده اند که در زير به برخي از آنها مي پردازيم. مواد متا؛ بررسي هاي سال 2006 گروهي از محققان نشان داد در حقيقت نامرئي کردن اشيا به طور کامل امري ناممکن است. اين گروه پيش بيني کردند که تنها با ساخت مواد متا يا فوق ماده مي توان به اين آرزوي بزرگ بشر دست يافت. گروه يادشده اين نظريه يي را مطرح کرد که از طريق امواج راديويي مي توان به فوق ماده براي نامرئي کردن اجسام دست پيدا کرد. در اين روش، امواج نوري مي توانند شبيه امواج راديويي عمل کنند که اين شيوه در ميان دانشمندان يک ايده اثبات شده است. براساس اين نظريه سنگي در رودخانه وجود دارد و آب اطراف آن را احاطه کرده و در جريان آب رودخانه، ديگر ديده نمي شود.امواج نوري را مي توان به آب و اجسام نامرئي را به سنگ تشبيه کرد که امواج نوري از اطراف جسم عبور مي کنند ولي هيچ تصوير واضحي از آن نمي سازند و حتي سايه آن را هم محو مي کنند. شنل نامرئي؛ در سال 2008 دو گروه جداگانه از محققان و دانشمندان روي شنل نامرئي تحقيق کردند و توانستند سرانجام به اين فناوري دست يافته و به يافته هاي رضايت بخشي برسند. اين دو گروه با رهبري «ژيانگ ژانگ»، با ساخت مواد متا در مقياس نانو، براي اولين بار توانستند اجسام سه بعدي را نامرئي کنند. يکي از دو گروه يادشده (محققان دانشگاه کاليفرنيا در برکلي) موفق به ساخت موادي شده اند که مي تواند با منحرف کردن نور در اطراف اجسام سه بعدي آنها را از نظرها مخفي نگه دارد. اين ماده در طبيعت يافت نمي شود و دانشمندان آن را از طريق فناوري نانو و در مقياس يک ميلياردم يک متر ساخته اند. اين گروه تحقيقاتي اعلام کردند اگرچه اين مواد در مقياس نانو ساخته شده است، اما اين امر سرآغاز خوبي براي راهي است که به ساخت شنل هاي نامرئي کننده واقعي منتهي مي شود. اين گروه با سرپرستي «ژيانگ ژانگ» به اين نتيجه رسيد که اثر انحراف نور به علت وارونه شدن شکست نور، همان اثري است که باعث مي شود جسم درون آب، خميده به نظر برسد. اين ماده جديد برخلاف طول موجي که در صنعت مخابراتي به کار مي رود، بيشتر با طول موجي کار مي کند که به طيف مرئي نور نزديک تر است. گروه ديگر نيز اجسامي را با استفاده از مواد متا ساخته است که با طول موج کوچک تر از طول موج نور کار مي کند و باعث مي شود مواد خاصيت هاي غيرمعمول از خود بروز دهند. يکي از اين اجسام که از نقره و فلوريد منيزيم تهيه شده است، ساختاري همانند تور ماهيگيري دارد و بافت آن توسط سيم هاي نانويي که از نقره ساخته شده اند، تشکيل شده است. به گفته محققان، اين شيء به گونه يي ساخته شده که نور توسط آن نه جذب و نه منعکس مي شود و همانند آبي که از اطراف سنگ عبور مي کند، مي گذرد. البته از آنجا که نور از اين شيء عبور مي کند، اجسام موجود در پشت شيء را مي توان ديد .پروفسور «اورتوينمس» از موسسه فناوري پيشرفته دانشگاه «سوري» مي گويد؛ «اين يک گام بزرگ براي تحقق آرزوي ديرينه بشر براي نامرئي شدن است و اين دانشمندان براي اولين بار به مواد درست و ساختار درست در اين طول موج ها دست يافته اند» «ژيانگ ژانگ» مي گويد؛ «در شنل نامرئي، از موادي بايد بهره گرفت که بتواند همانند آب در اطراف سنگ، کاملاً امواج نور را در اطراف شيء منحرف و کج کند.»
پاسخ : نگاهي به دستاورد هاي نامرئي سازي شنل نامرئي با امواج ميکرو گروهي از محققان در سرتاسر جهان در اواخر سال 2008 ادعا کردند آنها نيز موفق به ساخت فناوري شنل نامرئي شده اند. در اين تحقيق اجسام بسيار ريز با استفاده از فناوري ابرلنزها محو مي شوند. «گرائم ميلتون» رياضيدان دانشگاه يوتا با همکاري چندين محقق و رياضيدان استراليايي مدل هاي رياضي از شنل نامرئي ارائه کرده اند. ابرلنزي که اين گروه تحقيقاتي ساخته است ضريب شکست منفي دارد، به اين معنا که پرتوهاي نور را منحرف کرده و به مسير مخالف هدايت مي کند. البته «جان پندري» از امپريال کالج لندن در سال 2000 اولين شخصي بود که ايده ابرلنز را مطرح کرده بود. «ميلتون» در اين باره مي گويد؛ «اجسام در فاصله خاصي از اين ابرلنزها به طور کامل نامرئي مي شوند زيرا انعکاس نوري را که از اين ابرلنزها برمي گردد، از بين مي برد. اين پديده شبيه نويزهايي است که توسط برخي سمعک ها يا بلندگوهاي گوشي حذف مي شود.»وي در ادامه مي افزايد؛ «اين فناوري تنها در مقياس کوچک کار مي کند و تضميني وجود ندارد که در مقياس بزرگ تر نيز جواب دهد. اما همين فناوري کاربردهاي بسياري دارد که از جمله آنها مي توان به نامرئي کردن اجسام کوچکي نظير گرد و غبار اشاره کرد.»دکتر «ديويد هيوز» پروفسور فيزيک دانشگاه پرينستون مي گويد؛ «فرضيه نامرئي شدن يک فرضيه کاملاً علمي است، اگرچه بشر همواره به اين امر به چشم يک مساله تخيلي نگاه کرده است، اما يافته هاي تازه محققان گام هاي بزرگي در اين مسير بود و به نوعي آن را اثبات کرده است.» دکتر «ديويد اسميت» و همکارانش موفق به ساخت برخي پرتوهاي نور نامرئي شده اند که تنها در طيف امواج ميکرو قرار دارد زيرا اين طيف از نور توسط چشم انسان ديده نمي شود.«اسميت» پروفسور رشته مهندسي الکترونيک و کامپيوتر از دانشگاه دوک با همکاري گروهش موفق شد با استفاده از مواد متا ابزاري بسازد که امواج نوري را نامرئي مي کند. اين ابزار استوانه يي، از موادي ساخته شده است که ساختار پرتوهاي نوري اطراف خود را تغيير داده و دوباره در طرف ديگر به حالت اوليه برمي گرداند.الگوي قرار گرفتن سيم هاي مسي در اين ابزار نامرئي ساز امواج ميکرو، همانند قرارگرفتن مدارهاي الکتريکي بسيار ريز است که حتي از طول موج امواج نوري نيز کوچک تر هستند. اين ساختار مداري واکنش الکترومغناطيسي اتم ها يا مولکول ها در يک ماده را باعث مي شود که نمونه آن در طبيعت وجود ندارد. ماده متاي توري شکل گروه تحقيقاتي «جيسون ولنتاين» نيز موفق به ساخت ماده يي شده اند که روي نور با طيف نزديک به طيف مرئي که در فيبرهاي نوري به کار مي رود، تاثير مي گذارد. به گفته اين محققان، زماني که ماهي به آرامي در سوي جريان آب به سمت جلو حرکت مي کند، اين طور به نظر مي رسد که در بالاي سطح آب در حرکت است. ماده متايي که شکست نور منفي توليد مي کند، بايد طول موجي کوچک تر از طول موج تابش الکترومغناطيسي داشته باشد. ماده يي که گروه تحقيقاتي ولنتاين درست کرد نيز شبيه تور ماهيگيري است که با روي هم قرار گرفتن لايه هاي نقره و دي الکتريک آهن ساخته شده و در ميان آنها حفره هايي وجود دارد.
