Маскировка (или «плащ-невидимка») и иллюзия давно появились в научной фантастике и детской литературе. В фильмах «Звёздный путь» (Star Trek) использовались замаскированные и тем самым невидимые противнику космические корабли (как на рис. 1). В сказке Шарля Перро «Кот в сапогах» умный и хитрый кот просит людоеда превратиться в маленькую мышку с тем, чтобы задушить злодея, и тот, не понимая намерений кота, превращается в нее, создавая некую иллюзию.
Предпринимались научные попытки построения таких «плащей-невидимок» и иллюзорных изображений. В последние несколько десятилетий маскировка и иллюзия были продемонстрированы теоретически и экспериментально в нескольких областях знаний, таких как акустика, распространение волн, термодинамика и электромагнетизм. Статья в журнале Scientific Reports (Nature Portfolio, 2021) представляет новый теоретический подход к маскировке и иллюзии в электростатике, основанный на использовании теории обратных задач.
Впервые российский и немецкие ученые представили активное внешнее устройство маскировки в электростатике, применяя принцип суперпозиции электрических потенциалов. Например, если электрический источник находится в земле под океаном и измерения электрического потенциала ведутся в океане, то это устройство использует дополнительную схему источника тока на границе раздела между двумя средами (напр., дно океана) таким образом, чтобы замеренный суммарный электрический потенциал стремился к нулю. Кроме того, они представили активное внешнее устройство иллюзии, позволяющее вместо существующего источника тока обнаружить черты сигнала, соответствующего какому-нибудь произвольно выбранному источнику тока. Характеристики маскировочных/иллюзионных устройств демонстрируются трехмерными моделями и численными экспериментами с использованием синтетических измерений электрического потенциала (см. рис. 2). «Разработанная методология решения обратных задач для обнаружения объектов, их активной маскировки и иллюзии может быть использована в подземных геологоразведочных исследованиях, вулканологии, электротехнике, биологических и других естественных науках», – говорит автор исследований, главный научный сотрудник Института, доктор физико-математических наук Али Тофикович Исмаил-Заде.
Источник: Helfrich-Schkabarenko, A., Ismail-Zadeh, A. & Sommer, A. Active cloaking and illusion of electric potentials in electrostatics // Scientific Reports. 2021. 11. 10651. DOI: 10.1038/s41598-021-89062-1
