Jak stać się niewidzialnym – nauka za kulisami fikcji

Koncepcje stojące za nauką o niewidzialności wydają się przynależeć do sfery fantastyki, leżącej poza zasięgiem laboratorium. Jednak narzędzia wykorzystywane do jej badania nie są same w sobie skomplikowane. Prof. Leonhardt analizuje w swoich pracach praktyczne aspekty niewidzialności: czerpie z supernowoczesnej optyki, która pociąga za sobą także dalekosiężne konsekwencje dla teorii względności.

Nauka dnia codziennego

Badania opierają się na powiązaniu geometrii z optyką, poprzez na przykład studiowanie zakrzywienia czasoprzestrzeni. Tego rodzaju fizyka wysokiego oddziaływania wydaje się odległa od codziennego życia, ale ta sama fizyka rządzi optyką szkieł powiększających czy przemieszczaniem obiektów w wodzie. Najlepiej można opisać ten proces na przykładzie ryb w akwarium. Widzimy ryby w innych miejscach niż te, w których tak naprawdę się znajdują, ponieważ woda zniekształca obraz. Nasza percepcja przestrzeni jest wówczas zniekształcona przez wodę, ponieważ kształtuje ją światło zmieniające obraz przestrzeni.

Zespół badawczy testuje to rozróżnienie doprowadzając je do ekstremum, aby się przekonać, dokąd można je doprowadzić i czy pojawi się okazja do wypracowania nowych i intrygujących koncepcji.

Podstawy nauki

Sekrety optyki interesują naukowców od ponad tysiąca lat. Zainspirowały prace badawcze nad nową technologią, która może przynieść wiedzę o części wspólnej fizyki i optyki. Poza rozważaniami teoretycznymi, prof. Leonhardt nakreśla potencjał zastosowań praktycznych: na przykład ostrość i rozdzielczość technik obrazowania oraz możliwości w fizyce kwantowej. Siły działające w próżni kwantowej są szczególnie interesujące w kontekście tego projektu. Mimo iż koncepcje te wydają się abstrakcyjne, prof. Leonhardt wyjaśnia, że próżnia to coś, czego doświadczamy na co dzień: „Te siły są odpowiedzialne za przyleganie biletu parkingowego do przedniej szyby. Obydwie powierzchnie są obojętne elektrycznie, a mimo to przyciągają się. Siły te mają szczególnie istotne znaczenie dla urządzeń mikromechanicznych, w których mogą doprowadzić do zablokowania części mechanizmu. Nasze prace powinny pomóc w opracowaniu urządzeń beztarciowych. Próżnia kwantowa jest również tym, co napędza zachowanie cząstki na horyzoncie zdarzeń, z tym że w skali kosmologicznej. Badania mogą rzucić światło na tajemnice ciemnej energii – siłę odpychającą, która zasila energią cały wszechświat, o którym nasza wiedza jest mocno ograniczona”.

Atrakcyjność optyki

Obecna linia badań prof. Leonhardta rozpoczęła się piętnaście lat temu, kiedy prowadził wykłady z ogólnej teorii względności. Jej szczegóły były nieznane i to skłoniło go do zastanowienia się, jak je przedstawić w sposób przejrzysty i wykorzystać powiązania przedmiotu nauczania z własnym wykształceniem w dziedzinie optyki.

Ten projekt powinien poszerzyć naszą wiedzę o świecie zarówno w małej skali, jak i w skali kosmologicznej. Prof. Leonhardt podkreśla, że zaangażowanie ERBN w finansowanie pionierskich badań oznacza, że: „koncepcje, które mogą wydawać się ekstrawaganckie, można badać. Bowiem jeżeli są prawdziwe, to należy je traktować poważnie, niezależnie od tego, jak osobliwe mogą się wydawać. Najważniejsze jest to, czego nas uczą”.

Świat poza murami laboratorium

Prof. Leonhardt prowadzi niezwykle twórcze prace badawcze, ale narzędzia same w sobie nie są szczególnie techniczne. Tutaj właśnie upatruje źródła swojej atrakcyjności w oczach publiczności TEDx. Utrzymuje, że publiczność może „zostać wciągnięta przez badania pionierskie nawet bez nazywania ich w ten sposób. Może wówczas zrozumieć, że badania naukowe wymagają czasu. Nie zawsze musimy myśleć w kategoriach zastosowań, choć oczywiście mogą się one pojawić i pojawiają się w toku prac badawczych. Jeżeli nie będziemy wspomagać badań pionierskich, to ograniczymy się do doskonalenia istniejących technologii. Może nam nawet zabraknąć koncepcji”.

Odnosząc się do wydarzenia TEDx, prof. Leonhardt stwierdził z przekonaniem, że tego typu imprezy popularyzacyjne mają kluczowe znacznie, gdyż nauka „jest finansowana ze środków publicznych, a zatem opinia publiczna powinna wiedzieć, na co przeznaczane są pieniądze, że nie są marnowane i umożliwiają tworzenie interesujących koncepcji oraz zastosowań”.

Dofinansowanie ze środków ERBN koncentruje się na indywidualnym badaczu, a nacisk ten zdaniem prof. Leonhardta idealnie pasuje do tworzenia koncepcji. Elastyczność sprzyja takiemu rodzajowi nauki, w której z definicji nie wiadomo, jaka będzie odpowiedź. Zainspirowany także przez powiązania między twórczą literaturą, nauką i muzyką, przyrównuje uprawianą przez siebie dyscyplinę nauki do orkiestry: „gdzie zarówno dyrygent, jak i muzycy są niezbędni do wykonania utworu”.

Prelekcja prof. Leonhardta odbędzie się 1 grudnia o godzinie 14.15 (BOZAR, sala Henry'ego Le Boeufa).