หลายๆ คนอาจจะเคยฝันกลางวัน ว่าตัวเองมีพลังพิเศษสามารถเปลี่ยนตนเองให้กลายเป็นมนุษย์ล่องหน และทำอะไรก็ได้ตามใจอยากโดยไม่มีใครมองเห็น
ทว่าหลายคนคงไม่รู้ว่า ผ้าคลุมล่องหนนั้นไม่ได้มีอยู่แค่ในนิยาย แต่เป็นวัสดุที่มีอยู่จริงๆ ที่นักวิจัยจากทั่วโลกกำลังศึกษาพัฒนาอย่างต่อเนื่อง
แฮรี่ พอตเตอร์ กับผ้าคลุมล่องหน | interestingengineering.com
ก่อนที่เราจะพูดถึงเรื่องผ้าคลุมล่องหน เราจำเป็นต้องเข้าใจเรื่องการหักเหของแสงก่อน เมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง แสงจะเกิดการหักเหเปลี่ยนทิศทาง เช่น แสงเดินทางผ่านจากน้ำไปอากาศ ถ้าสังเกตหลอดพลาสติกที่ถูกใส่ไว้ในแก้วน้ำใส เราจะเห็นว่าหลอดส่วนที่อยู่ใต้น้ำจะไม่ต่อติดกับหลอดส่วนที่อยู่เหนือน้ำ เนื่องจากแสงที่สะท้อนจากหลอดพลาสติกนั้นเกิดการหักเหในน้ำก่อนที่จะเข้ามากระทบตาของเรา (ตามรูปแก้วน้ำด้านซ้าย)
การหักเหของแสงในน้ำ | researchgate.net
ปริมาณการหักเหของแสงนั้นขึ้นอยู่กับ ค่าดัชนีหักเห (refractive index) ของตัวกลาง ซึ่งมีค่าเป็นบวกในวัสดุปกติ
ทว่าในปี ค.ศ.1967 นักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย วิคเตอร์ เวเซลาโก้ (Victor Veselago) ได้ศึกษาพฤติกรรมการหักเหของแสงในวัสดุที่มีค่าดัชนีหักเห “ติดลบ” และทำนายว่าแสงจะหักเหในทิศทางตรงกันข้ามกับวัสดุปกติ[1] เช่น ในตัวอย่างของหลอดพลาสติกในแก้วน้ำ ถ้าน้ำมีดัชนีหักเหติดลบ เราจะเห็นหลอดพลาสติกใต้น้ำหักไปคนละทางกับตัวหลอดจริงๆ! (ตามรูปแก้วน้ำด้านขวา)
หลังจากเวเซลาโก้ทำนายปรากฏการณ์ดังกล่าว ทุกคนก็หาว่าเขาบ้า เพราะไม่เคยมีใครพบวัสดุที่มีดัชนีหักเหติดลบมาก่อนเลย
วิคเตอร์ เวเซลาโก้ | osa.org
ผ่านไปเกือบ 4 ทศวรรษ ในปี ค.ศ.2006 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จอห์น เพนดรี และวิศวกรชาวอเมริกา เดวิด ชูริก กับ เดวิด สมิธ ก็ทำการประดิษฐ์วัสดุที่มีดัชนีหักเหติดลบเป็นครั้งแรกของโลก ด้วยขดลวดทองแดง ขนาด 0.2 มิลลิมิเตอร์ อีกทั้งค้นพบว่าวัสดุดังกล่าวมีคุณสมบัติในการหักเหแสงในย่านไมโครเวฟให้โค้งผ่านวัตถุที่อยู่ด้านใน ทำให้วัตถุนั้นล่องหนหายไป เสมือนถูกผ้าคลุมล่องหนปิดเอาไว้[2,3]
จอห์น เพนดรี | imperial.ac.uk
การทดลองดังกล่าวทำให้เกิดศึกษาเกี่ยวกับผ้าคลุมล่องหนทั่วโลกอย่างต่อเนื่อง ทว่าในปัจจุบันผ้าคลุมล่องหนในย่านแสงที่ตามองเห็น ยังคงมีขีดจำกัดในการล่องหนได้แค่ที่ละสี (หรือกล่าวคือในย่านความถี่และความยาวคลื่นแคบๆ) เช่น การทำผ้าคลุมล่องหนสำหรับสีแดงเพียงสีเดียว ส่วนสีอื่นมองเห็นหมด[4]
แม้ว่าเราจะหาซื้อผ้าคลุมล่องหนมาใช้เร็วๆ นี้ไม่ได้ การวิจัยเกี่ยวกับผ้าคลุมล่องหนนั้นมีความก้าวหน้าอย่างมากสำหรับคลื่นประเภทอื่นๆ ได้แก่ คลื่นแผ่นดินไหว คลื่นเสียง และคลื่นความร้อน เช่น ในปี ค.ศ.2014 นักวิทยาศาสตร์ประเทศฝรั่งเศสได้ทำการทดลองสร้างผ้าคลุมล่องหนสำหรับคลื่นแผ่นดินไหว ด้วยการทำให้คลื่นแผ่นดินไหวโค้งหลบบริเวณใจกลางเมือง เสมือนทำให้ตัวเมืองล่องหนหายไป ซึ่งการทดลองดังกล่าวอาจจะช่วยชีวิตของผู้คนจำนวนมากได้ในอนาคต[5]
ห่มผ้าคลุมล่องหนในภาพยนตร์ ‘แฮรี่ พอตเตอร์’ | Youtube
สรุปแล้วเทคโนโลยีผ้าคลุมล่องหนนั้น ไม่ใช่แค่เรื่องจินตนาการในหนังแฮร์รี่ พอตเตอร์ แต่เป็นไปได้สูงที่จะกลายเป็นเรื่องจริงในอนาคต และจะเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันและอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบันเทิง การบิน การทหาร การผลิต และโทรคมนาคม และอื่นๆ อีกมากมาย
เมื่อวันนั้นมาถึง โลกที่ถูกปกคลุมด้วยผ้าคลุมล่องหนคงเป็นโลกที่เหนือจินตนาการไม่น้อย
อ้างอิง:
- [1] Viktor G. Veselago. “Electrodynamics of substances with simultaneously negative and.” Usp. Fiz. Nauk 92 (1967): 517.
- [2] John B. Pendry, David Schurig, and David R. Smith. “Controlling electromagnetic fields.” science 312.5781 (2006): 1780-1782
- [3] David Schurig, et al. “Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies.” Science 314.5801 (2006): 977-980.
- [4] Xianzhong Chen, et al. “Macroscopic invisibility cloaking of visible light.” Nature communications 2.1 (2011): 1-6.
- [5] Stéphane Brûlé, et al. “Experiments on seismic metamaterials: molding surface waves.” Physical review letters 112.13 (2014): 133901.