透明シールドを作成するための新しいアプローチは古典物理学から借用しています

グリーンスクリーンがあれば誰でも透明マントを偽造できるので、物体を透明にできるという奇跡の装置についてのニュースが流れると、疑念を抱くのは当然です。

ハリー・ポッターのファンには、今や喜ぶべき理由があるかもしれない。ただし、ニュースで取り上げられている最新の「透明マント」は魔法ではなく、実際に人を透明にするわけでもない。これは「Quantum Stealth」と呼ばれ、カナダの軍事迷彩会社 Hyperstealth Biotechnology Corp とその CEO である Guy Cramer が開発したものだ。10 年近く、透明マントの進歩について漠然とほのめかしながらも、コンピューターで作成した模造写真以外は一切公開しなかった Cramer だが、8 月に 1 時間のビデオ デモンストレーションを投稿し、Quantum Stealth テクノロジーの公式デビューを飾った。

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「透明人間の時代が始まった」と告げるスターウォーズ風のドラマチックなテキストスクロールの後、クレイマーのビデオは何も無い壁の前にある透明なプラスチックのシートのようなもので始まる。しかし、その後、影が微妙に変化し、次の瞬間、クレイマーがスクリーンの後ろから現れる。前後に歩きながら、彼はそのプラスチックの向こう側にいるときは、ほぼ完全に透明である。

電話インタビューで、クレイマー氏は、人々は感心しているか、それとも彼が偽物だと思っているかのどちらかだと語った。彼はその懐疑的な態度を褒め言葉として受け止めている。「私が偽物だと思ってもらえるくらいなら、私は自分の仕事をやり遂げたことになります」と彼は言う。

誤解のないように言っておくと、クレイマーの量子ステルス クロークには「量子」に関する要素はまったくありません。この用語は通常、単一光子または量子ドットのレベルの原子構造に関係します。この新しいクロークの背後にある真の力は量子ではなく、古典物理学です。

「これはガリレオの理論と同程度に古典的だ」とミシガン大学の物理学者ダンカン・スティール氏はポピュラーサイエンス誌への電子メールで述べている。

この透明マントの鍵は？レンズです。具体的には、レンチキュラーレンズです。

90 年代後半または 2000 年代前半に中学校に通っていた人なら、レンチキュラー レンズについてよくご存知でしょう。ホログラム ステッカー、ポスター、幻覚的な 3D トラッパー キーパーを覚えていますか? これらは隆起で覆われており、その隆起は互いに平行に走る長い凸レンズの配列でした。これらのステッカーやポスターの立体画像は、実際には複数の画像を薄いスライスに分割し、互いに絡み合わせたものです。これらの拡大レンチキュラー レンズを使用すると、さまざまな角度からスライスを表示できます。左と右からは各画像の全体像を見ることができますが、ステッカーを回すと 2 つ (またはそれ以上) の画像がぼやけて錯覚が生じます。そのため、これらのステッカーを使用すると、子供がモンスターに変身しているように見えたり、馬が川を走っているように見えたりするのです。

クレイマーが気づいたのは、これらのレンチキュラー レンズの透明シートが可視光線の全スペクトルを曲げることができるということだ (近赤外線、近紫外線、熱スペクトルも曲げることができる)。クレイマーによると、物理学者たちはこのようなことが可能かどうか懐疑的だった。「物理学者たちは、『特定の周波数で光を曲げられることはわかっている。しかし、赤と青の 2 つの周波数を同時に曲げるのは絶対にできない。ましてや可視スペクトル全体を曲げるのは絶対に無理だ』と言っていた」とクレイマーは言う。

この GIF 画像 (最近 Twitter で話題になった) は、レンチキュラー レンズを通した色鉛筆の積み重ねた格子を示しています。レンズを垂直に向けると、垂直の鉛筆はすべてぼやけて見えなくなります。レンズを水平にすると、他の鉛筆は消え、垂直の鉛筆だけが鮮明に戻ります。手品のように見えますが、これは単なる科学です。プラスチック レンズは、通過する光を屈折させます。光は直線を続けるのではなく、速度が遅くなり、さまざまな角度で再分散されるため、光が通過しないスポットが作成されます (クレイマー氏はこれを「デッド スポット」と呼んでいます)。人物または垂直の物体が垂直レンズのデッド スポットに立つと、光は当たらないため、実質的に見えなくなります。

Cramer が、壁のモールディング パネルや黒い窓枠などの強い水平線の前で、Quantum Stealth クローキングを非常に戦略的に実演していることに注目してください。これは、それらの水平線が垂直レンズの屈折によってそれほど不明瞭になったり歪んだりしないためです。

実際、スクリーンの背後に現れるパネルと窓枠は、シールドの左右の部分が中央で押し合わされた画像だと、レイセオンの光学エンジニア、ジョセフ・チョイ氏は説明する。クレイマー氏は、レンチキュラー素材にレーザーを照射して、このことをビデオで実演している。光はレンズに入り、レンズによって分散され、スクリーンの背後にある物体に当たると分割される。スクリーンの前面から見ると、レンチキュラーレンズがこの光の分割を歪ませて拡大し、画像を物体の両側に引き伸ばして、それらを挟み込む。

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Quantum Stealth クロークの最初のバージョンは非常にシンプルで、垂直に走る 1 枚の巨大なレンズ シートだけでした。Cramer はスクリーンの後ろに大部分が隠れますが、クロークはぼやけて少し歪んでいました。

バージョン 2 は最初のバージョンを改良したもので、クレイマー氏は最初のバージョンの裏側に 2 つ目のレンチキュラー素材を追加しました。これにより、特に人物や物体が約 12 フィート離れている場合に、はるかに鮮明な画像が作成されます。このバージョン以降、クレイマー氏は Quantum Cloak の少なくとも 12 種類のバージョンを繰り返し作成してきました。最新バージョンのバージョン 13 では、クレイマー氏はわずかにずれた 2 枚のシートを背中合わせに組み合わせ、光の干渉パターンを作り出して対象をほぼ完全に隠します。そのため、人物や兵士が Quantum Stealth スクリーンの後ろに立ったり、暴動鎮圧用の盾としてスクリーンを前に掲げたりすると、一定の距離から見ると兵士は消えているように見えます。

バージョン 1 で実際に起こっていること、そしてそれ以降のバージョンで構築されているのは、画面の両側、つまり背後の人物の左右にある背景画像が中央で狭まってぼやけてしまい、人物が見えにくくなっていることです。

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透明マントや関連技術に関する、偽りのない正当な試みも数多く行われてきました。軍事技術分野では、背景に積極的に適応するカモフラージュに興味をそそられるのも当然です。そして 2006 年には、ジョン・ペンドリー卿を含む科学者チームが、人工素材を使用して電磁スペクトルを操作できる、自然界には見られない光を曲げる特性を示すように設計された、一種の原始的な透明マントを開発しました。これは、他の研究プログラムに刺激を与え、他の波長の光を曲げる目的で独自の「メタマテリアル」を作成しようと試みるきっかけとなりました。

過去にも私たちはひどい目に遭ったことがある。2010年、イギリスのタブロイド紙は、イギリス政府が戦車を透明にした（それは単に新しいタイプの「光拡散迷彩」だった）という誇張した主張を報じた。イラク戦争中に戦車に向かって走るぼやけた兵士がビデオに撮られたが、その画質が低かったため、ステルス技術と間違われた。2017年には、中国の「量子不可視」ステルスが話題になったが、グリーンスクリーンによる偽物であることが暴露された。

レイセオンの大学院生だったチェイ氏は、「ロチェスター クローク」を開発したチームで働いていました。これは、4 つの小さなレンズと光源を使用して、物体の周囲の光を曲げる装置です。この装置は可視光のすべての波長をうまくシフトさせましたが、非常に狭い範囲でしか機能せず、実用化できるほど拡張できませんでした。

チョイ氏は、量子クロークは純粋に科学的な意味での「クローク」ではないと主張する。「科学界でクロークを定義する場合、典型的には、その媒体に光を送ると、その物体がそこに存在しないのとまったく同じ状態になることを意味します」と同氏は主張する。「実際には、それを実現するのは非常に困難です。」

「理想的なマント」とは、実際の物体と比べてずれや歪み、変化がなく、あらゆる角度から見ることができる画像を生成するものだと彼は言う。

チョイ氏の意見では、Quantum Stealth は、ぼかしやゆがみのツールを駆使した、巧妙なリアルタイム Photoshop フィルターのようなものだという。「基本的に、これはあなたをぼかします。完全に消えるのではなく、ぼかされるのです」と氏は言う。

「いつでも、どこでも、どんな波長でも機能するという意味では、完璧なマントは存在しないでしょう」とチェイ氏は付け加える。「しかし、多くの波長から身を隠すことができれば、実用的になります。」

クレイマー氏の技術の主な目的は軍事用途です。野外では、発明品が効果的に標的を隠蔽し、ある程度その動きも隠蔽できると考えています。また、クレイマー氏によると、クロークで何かを隠すことができなくても、少なくとも画像を歪めて、標的がはっきりと特定できないようにすることはできるそうです。成功の鍵は、設計のシンプルさにあります。クォンタム ステルス クロークは電源を必要とせず、軽量で薄く、使いやすいです。「兵士に手渡して『この方向に持って』と言えば、それだけで十分です」とクレイマー氏は言います。