Et si vous pouviez simplement enfiler une cape et disparaître de la vue ? Photo publiée avec l'aimable autorisation ©Laboratoire Tachi, l'Université de Tokyo Admet le. Vous aimeriez posséder une cape d'invisibilité. Prononcer un faux pas embarrassant lors d'une fête ? Enfilez simplement votre vêtement magique et disparaissez du regard arrogant de vos amis fêtards. Vous voulez savoir ce que votre patron dit vraiment de vous ? Promenez-vous directement dans son bureau et obtenez les marchandises.
Ces accessoires de mode fantastiques sont devenus ridiculement standard dans le monde de la science-fiction et de la fantaisie. Toutes les personnes, des garçons sorciers aux chasseurs de safaris intergalactiques, a au moins une blouse invisible dans sa garde-robe, mais qu'en est-il de nous pauvres sapes dans le monde réel ?
Bien, Moldus, la science a de bonnes nouvelles pour vous :les capes d'invisibilité sont une réalité. La technologie est loin d'être parfaite, mais si vous entrez dans notre boutique high-tech de vêtements en voie de disparition, nous vous guiderons à travers vos options de cape d'invisibilité.
Le premier debout, nous allons examiner de magnifiques modèles de nanotubes de carbone - fraîchement sortis de la collection automne 2011 de l'UTD NanoTech Institute. Cette nouvelle technologie s'inspire des mêmes phénomènes naturels responsables des mirages désertiques. Chauffé par stimulation électrique, le fort gradient de température entre la cape et la zone environnante provoque un fort gradient de température qui détourne la lumière du porteur. Le hic :les porteurs doivent aimer l'eau et pouvoir rentrer dans une boîte de Pétri.
Ou peut-être préférez-vous quelque chose fait de métamatériaux. Ces structures minuscules sont plus petites que la longueur d'onde de la lumière. S'il est correctement construit, ils guident les rayons de lumière autour d'un objet, un peu comme une roche détournant l'eau d'un ruisseau. Pour l'instant, cependant, la technologie ne fonctionne qu'en deux dimensions et n'existe que dans la taille ultrapetite de 10 micromètres de diamètre.
Si vous êtes plus dans la mode rétro, il y a aussi la technologie de camouflage optique développée par des scientifiques de l'Université de Tokyo. Cette approche fonctionne sur les mêmes principes de l'écran bleu utilisé par les météorologues de la télévision et les cinéastes hollywoodiens. Si vous voulez que les gens voient à travers vous, alors pourquoi ne pas simplement filmer ce qu'il y a derrière vous et le projeter sur votre corps ? Si vous voyagez avec un entourage de vidéastes, cela peut être la cape pour vous.
Prêt à essayer certains de ces modes pour la taille ?
Contenu
Ici, nous voyons le nanotube de carbone à parois multiples (MWCT) passer d'inactif à actif, disparaître de la vue dans le processus. Photo reproduite avec l'aimable autorisation d'Aliev A et al. 2011 Nanotechnologie D'abord, essayons cette cape d'invisibilité en nanotubes de carbone pour la taille et expérimentons les merveilles de l'effet mirage.
Vous êtes probablement plus familier avec les mirages des contes de vagabonds du désert qui aperçoivent une oasis lointaine, pour découvrir que ce n'était qu'un mirage - pas de lac miraculeux d'eau potable, seulement plus de sable chaud.
Le sable chaud est la clé de la effet mirage (ou déviation photothermique ), comme la différence de température raide entre le sable et l'air se courbe, ou réfracte, Rayons de lumière. La réfraction fait pivoter les rayons lumineux vers les yeux du spectateur au lieu de les faire rebondir sur la surface. Dans l'exemple classique du mirage du désert, cet effet fait apparaître une "flaque" de ciel au sol, que le cerveau logique (et assoiffé) interprète comme une mare d'eau. Vous avez probablement vu des effets similaires sur les surfaces chaudes des chaussées, avec des tronçons éloignés de la route semblant briller d'eau stagnante.
En 2011, des chercheurs de l'Université du Texas au Dallas NanoTech Institute ont réussi à capitaliser sur cet effet. Ils ont utilisé des feuilles de nanotubes de carbone , feuilles de carbone enroulées dans des tubes cylindriques [source :Aliev et al.]. Chaque page est à peine aussi épaisse qu'une seule molécule, est pourtant aussi solide que l'acier parce que les atomes de carbone dans chaque tube sont liés incroyablement étroitement. Ces feuilles sont également d'excellents conducteurs de chaleur, ce qui en fait des faiseurs de mirages idéaux.
Dans l'expérience, les chercheurs ont chauffé les tôles électriquement, qui a transféré la chaleur à la zone environnante (une boîte de Pétri d'eau). Comme vous pouvez le voir sur les photos, cela a fait que la lumière s'est éloignée de la feuille de nanotubes de carbone, cachant efficacement tout ce qui se trouve derrière lui avec l'invisibilité.
Il va sans dire, il n'y a pas beaucoup d'endroits où vous voudriez porter un petit, tenue surchauffée qui doit rester immergée dans l'eau, mais l'expérience démontre le potentiel de tels matériaux. À l'heure, la recherche peut permettre non seulement des capes d'invisibilité, mais également d'autres dispositifs de maîtrise de la lumière, tous dotés d'un interrupteur marche/arrêt pratique.
Prochain, glissons-nous dans une cape d'invisibilité faite de métamatériaux.
Métamatériaux offrir une vision plus convaincante de la technologie d'invisibilité, sans avoir besoin de plusieurs projecteurs et caméras. D'abord conceptualisé par le physicien russe Victor Veselago en 1967, ces minuscules, les structures artificielles sont plus petites que la longueur d'onde de la lumière (elles doivent l'être pour les détourner) et présentent des propriétés électromagnétiques négatives qui affectent la façon dont un objet interagit avec les champs électromagnétiques.
Les matériaux naturels ont tous un indice de réfraction positif , et cela dicte comment les ondes lumineuses interagissent avec eux. La réfractivité provient en partie de la composition chimique, mais la structure interne joue un rôle encore plus important. Si nous modifions la structure d'un matériau à une échelle suffisamment petite, nous pouvons changer la façon dont ils réfractent les ondes entrantes - même en forçant un passage de la réfraction positive à la réfraction négative.
Rappelles toi, les images nous parviennent via les ondes lumineuses. Les sons nous parviennent via les ondes sonores. Si vous pouvez canaliser ces ondes autour d'un objet, vous pouvez le masquer efficacement à la vue ou au son. Imaginez un petit ruisseau. Si vous collez un sachet de thé rempli de colorant rouge dans l'eau qui coule, sa présence serait apparente en aval, grâce à la façon dont il a modifié la teinte de l'eau, goût et odorat. Mais et si vous pouviez détourner l'eau autour du sachet de thé ?
En 2006, David Smith de l'Université Duke a pris une théorie antérieure posée par le physicien théoricien anglais John Pendry et l'a utilisée pour créer un métamatériau capable de déformer le flux des micro-ondes. Le tissu de métamatériau de Smith était constitué d'anneaux concentriques contenant des déformateurs micro-ondes électroniques. Lorsqu'il est activé, ils dirigent des micro-ondes spécifiques à la fréquence autour de la partie centrale du matériau.
De toute évidence, les humains ne voient pas dans le spectre des micro-ondes, mais la technologie a démontré que les ondes d'énergie pouvaient être acheminées autour d'un objet. Imaginez une cape qui peut détourner le crachat de paille d'un élève de troisième année, le déplacer autour du porteur et lui permettre de continuer de l'autre côté comme si sa trajectoire l'avait emprunté, sans opposition, directement à travers la personne dans le manteau. Maintenant, à quel point serait-il plus difficile de détourner un rocher ? Une balle?
Les métamatériaux de Smith ont prouvé la méthode. La recette de l'invisibilité consistait à l'adapter aux différentes vagues.
Plus d'informations sur les métamatériaux ensuite.
La plus petite frontièreMétamatériaux, une création de la science, ne se produisent pas naturellement. Afin de créer les structures minuscules nécessaires pour rediriger les ondes électromagnétiques, les scientifiques utilisent la nanotechnologie. Lisez Comment fonctionne la nanotechnologie pour tout savoir sur les plus petites machines du monde.
Cette image optique montre les métamatériaux de l'Université du Maryland en action, éloigner les ondes lumineuses de chaque cercle central. Les flèches indiquent la direction des ondes lumineuses. Image reproduite avec l'aimable autorisation du département de génie électrique et informatique de l'Université du Maryland En 2007, Igor Smolyaninov de l'Université du Maryland a conduit son équipe encore plus loin sur la voie de l'invisibilité. Incorporant des théories antérieures proposées par Vladimir Shaleav de l'Université Purdue, Smolyaninov a construit un métamatériau capable de courber la lumière visible autour d'un objet.
A peine 10 micromètres de large, la cape Purdue utilise des anneaux d'or concentriques injectés de lumière cyan polarisée. Ces anneaux éloignent les ondes lumineuses entrantes de l'objet caché, le rendant effectivement invisible. Les physiciens chinois de l'Université de Wuhan ont pris ce concept dans la gamme audible, proposant la création d'une cape d'invisibilité acoustique capable de dévier les ondes sonores autour d'un objet.
Pour le moment, les capes d'invisibilité des métamatériaux sont quelque peu limitées. Ils ne sont pas seulement petits; ils sont limités à deux dimensions - à peine ce dont vous auriez besoin pour disparaître dans le décor d'une zone de guerre en 3D. Plus, la cape résultante pèserait plus que même un sorcier adulte pourrait espérer trimballer. Par conséquent, la technologie pourrait être mieux adaptée à des applications telles que la dissimulation de bâtiments ou de véhicules stationnaires, comme un réservoir.
La technologie de camouflage optique ne vous rendra pas invisible pour les monstres Beholder aux yeux multiples, ni même pour les chats et les écureuils errants. Photo publiée avec l'aimable autorisation ©Laboratoire Tachi, l'Université de Tokyo Prêt à vous glisser dans des tenues de camouflage optique à l'ancienne ?
Cette technologie tire parti de ce qu'on appelle la technologie de réalité augmentée, un type de technologie lancé pour la première fois dans les années 1960 par Ivan Sutherland et ses étudiants de l'Université Harvard et de l'Université de l'Utah.
Le camouflage optique offre une expérience similaire à la cape d'invisibilité de Harry Potter, mais son utilisation nécessite un arrangement un peu compliqué. D'abord, la personne qui veut être invisible (appelons-la Harry) enfile un vêtement qui ressemble à un imperméable à capuche. Le vêtement est fait d'un matériau spécial que nous examinerons de plus près dans un instant.
Prochain, un observateur (appelons-le Professeur Rogue) se tient devant Harry à un endroit précis. A cet endroit, au lieu de voir Harry porter un imperméable à capuche, Snape voit à travers la cape, faisant apparaître Harry comme invisible. La photo ci-dessus vous montre ce que Rogue verrait. Et si Rogue se mettait de côté et regardait Harry d'un endroit légèrement différent ? Pourquoi, il verrait simplement le garçon sorcier portant un vêtement d'argent. Des grimaces et des retenues suivraient probablement. Heureusement pour Harry, sa cape fictive offre une protection à 360 degrés.
Le camouflage optique ne fonctionne pas par magie. Cela fonctionne en tirant parti de quelque chose appelé technologie de réalité augmentée -- un type de technologie lancé pour la première fois dans les années 1960 par Ivan Sutherland et ses étudiants de l'Université Harvard et de l'Université de l'Utah. Vous pouvez en savoir plus sur la réalité augmentée dans Comment fonctionne la réalité augmentée, mais un récapitulatif rapide sera utile ici.
Les systèmes de réalité augmentée ajoutent des informations générées par ordinateur aux perceptions sensorielles d'un utilisateur. Imaginer, par exemple, que vous marchez dans une rue de la ville. Pendant que vous regardez les sites le long du chemin, des informations supplémentaires apparaissent pour améliorer et enrichir votre vue normale. C'est peut-être les plats du jour dans un restaurant ou les heures de spectacle dans un théâtre ou l'horaire des bus à la gare. Ce qu'il est essentiel de comprendre, c'est que la réalité augmentée n'est pas la même chose que la réalité virtuelle. Alors que la réalité virtuelle vise à remplacer le monde, la réalité augmentée essaie simplement de la compléter avec des contenu utile. Considérez-le comme un affichage tête haute (HUD) pour la vie de tous les jours.
La plupart des systèmes de réalité augmentée nécessitent qu'un utilisateur regarde à travers un appareil de visualisation spécial pour voir une scène du monde réel améliorée avec des graphiques synthétisés. Ils nécessitent également un ordinateur puissant. Le camouflage optique nécessite également ces choses, mais il nécessite également plusieurs autres composants. Voici tout ce qu'il faut pour qu'une personne paraisse invisible :
Sur la page suivante, nous examinerons chacun de ces composants plus en détail.
Le camouflage optique fonctionne en tirant parti de ce qu'on appelle la technologie de la réalité augmentée. Apprenez comment cela fonctionne et découvrez ce qui se passe dans la cape. D'accord, donc tu as ta caméra vidéo, ordinateur, projecteur, combinateur et merveilleux imperméable réfléchissant. Comment la technologie de réalité augmentée transforme-t-elle cette étrange liste de courses en une recette pour l'invisibilité ?
D'abord, Regardons de plus près l'imperméable :il est fait d'un matériau rétro-réfléchissant. Ce tissu high-tech est recouvert de milliers et de milliers de petites perles. Quand la lumière frappe l'une de ces perles, les rayons lumineux rebondissent exactement dans la même direction d'où ils sont venus.
Pour comprendre pourquoi c'est unique, regardez comment la lumière se réfléchit sur d'autres types de surfaces. Une surface rugueuse crée une réflexion diffuse car les rayons lumineux incidents (entrants) se dispersent dans de nombreuses directions différentes. Une surface parfaitement lisse, comme celui d'un miroir, crée ce qu'on appelle un le reflet spéculaire -- une réflexion dans laquelle les rayons lumineux incidents et les rayons lumineux réfléchis forment exactement le même angle avec la surface du miroir.
En rétro-réflexion, les billes de verre agissent comme des prismes, courber les rayons lumineux par réfraction. Cela provoque le retour des rayons lumineux réfléchis le long du même chemin que les rayons lumineux incidents. Le résultat :un observateur situé à la source lumineuse reçoit plus de lumière réfléchie et voit donc une réflexion plus brillante.
Les matériaux rétro-réfléchissants sont en fait assez courants. Panneaux de signalisation, les balises routières et les réflecteurs de vélo profitent tous de la rétro-réflexion pour être plus visibles pour les personnes conduisant la nuit. Les écrans de cinéma que l'on trouve dans la plupart des cinémas commerciaux modernes tirent également parti de ce matériau car il permet une brillance élevée dans des conditions d'obscurité. En camouflage optique, l'utilisation d'un matériau rétro-réfléchissant est essentiel car il peut être vu de loin et à l'extérieur en plein soleil - deux conditions pour l'illusion d'invisibilité.
Comme vous pouvez le voir sur cette image, l'expérience ressemble beaucoup à marcher directement devant un écran de projection de film, seulement avec un vrai fond. Photo AP/Shizuo Kambayashi Pour le reste de l'installation, la caméra vidéo doit être positionnée derrière le sujet pour capturer l'arrière-plan. L'ordinateur prend l'image capturée de la caméra vidéo, calcule la perspective appropriée et transforme l'image capturée en image qui sera projetée sur le matériau rétro-réfléchissant.
Le projecteur fait ensuite briller l'image modifiée sur le vêtement, en projetant un faisceau lumineux à travers une ouverture contrôlée par un dispositif appelé diaphragme à iris . Ce diaphragme est fait de mince, plaques opaques, et tourner une bague change le diamètre de l'ouverture centrale. Pour que le camouflage optique fonctionne correctement, cette ouverture doit être de la taille d'un trou d'épingle. Pourquoi? Cela garantit une plus grande profondeur de champ afin que l'écran (dans ce cas la cape) puisse être situé à n'importe quelle distance du projecteur.
Finalement, le système global nécessite un miroir spécial à la fois pour refléter l'image projetée vers la cape et pour laisser les rayons lumineux rebondissant sur la cape revenir à l'œil de l'utilisateur. Ce miroir spécial est appelé un diviseur faisceau , ou un combineur -- un miroir à moitié argenté qui à la fois réfléchit la lumière (la moitié argentée) et transmet la lumière (la moitié transparente).
S'il est correctement placé devant l'œil de l'utilisateur, le combineur permet à l'utilisateur de percevoir à la fois l'image rehaussée par l'ordinateur et la lumière du monde environnant. Ceci est essentiel car l'image générée par ordinateur et la scène du monde réel doivent être pleinement intégrées pour que l'illusion d'invisibilité semble réaliste. L'utilisateur doit regarder à travers un judas dans ce miroir pour voir la réalité augmentée.
Sur la page suivante, nous verrons comment tout ce système se met en place.
Une façon de faire apparaître une personne transparente Maintenant, rassemblons tous ces composants pour voir comment la cape d'invisibilité semble rendre une personne transparente. Le schéma ci-dessous montre la disposition typique de tous les différents appareils et équipements.
Une fois qu'une personne met la cape faite avec le matériau rétro-réfléchissant, voici la séquence des événements :
La personne portant la cape apparaît invisible car la scène d'arrière-plan est affichée sur le matériau rétro-réfléchissant. À la fois, les rayons lumineux du reste du monde sont autorisés à atteindre l'œil de l'utilisateur, donnant l'impression qu'une personne invisible existe dans un monde d'apparence normale.
Alors qu'une cape d'invisibilité est une application intéressante du camouflage optique, ce n'est probablement pas le plus utile. Découvrez certaines applications du monde réel. Les mots "cape d'invisibilité" ont tendance à convoquer des images d'aventure fantastique, espionnage magique et tromperie d'un autre monde. Les applications réelles du camouflage optique, cependant, sont beaucoup moins là-bas. Vous pouvez oublier de cacher votre vaisseau romulien ou de traîner dans le dortoir des sorciers, mais cela ne veut pas dire qu'il n'y a pas un certain nombre d'utilisations viables pour la technologie.
Par exemple, les pilotes atterrissant un avion pourraient utiliser cette technologie pour rendre les planchers de cockpit transparents. Cela leur permettrait de voir la piste et le train d'atterrissage simplement en jetant un coup d'œil au sol (ce qui afficherait la vue de l'extérieur du fuselage) De même, les conducteurs n'auraient pas à faire face aux rétroviseurs et aux angles morts. Au lieu, ils pouvaient simplement « regarder à travers » tout l'arrière du véhicule. La technologie revendique même des applications potentielles dans le domaine médical, car les chirurgiens pouvaient utiliser un camouflage optique pour voir à travers leurs mains et leurs instruments pour une vue dégagée du tissu sous-jacent.
Assez intéressant, une application possible de cette technologie consiste en fait à rendre les objets plus visibles. Le concept s'appelle télexistence mutuelle et consiste essentiellement à projeter l'apparence d'un utilisateur distant sur un robot recouvert d'un matériau rétroréfléchissant. Supposons qu'un chirurgien opère un patient via une chirurgie robotique télécommandée. La téléexistence mutuelle donnerait aux médecins humains assistant la procédure la perception qu'ils travaillent avec un autre humain au lieu d'une machine.
À l'heure actuelle, la téléexistence mutuelle est de la science-fiction, mais les scientifiques continuent de repousser les limites de la technologie. Par exemple, le jeu omniprésent devient déjà une réalité. Jeu omniprésent étend les expériences de jeu dans le monde réel, que ce soit dans les rues de la ville ou dans la nature sauvage. Les joueurs équipés d'écrans mobiles se déplacent dans le monde tandis que les capteurs capturent des informations sur leur environnement, y compris leur emplacement. Ces informations offrent une expérience de jeu qui change selon l'endroit où se trouvent les utilisateurs et ce qu'ils font.
Ne disparais pas sur nous. Nous avons beaucoup plus de liens à explorer ensuite.
