Метаматериалы - композиты со структурными элементами, размеры которых значительно меньше длины волны излучения, обладают не только необычными свойствами, такими как отрицательный показатель преломления но и способность подражать космологические уравнения .
Они открывают новые возможности для старых добрых аналоговые компьютеры .
Каковы преимущества аналоговых вычислений? Результат виден практически сразу.
Итак, на картинке ниже мы видим.
Большой взрыв! Давайте прочитаем, как это произошло.
Большой взрыв и путешествие во времени
В его исследовать Игорь Смольянинов и Ю-Ю Хунг из Университета Мэриленда создали метаматериал, нанеся полосы на золотую подложку.
Математическое описание поведения электромагнитных волн в метаматериале имеет много общего с общая теория относительности (далее ОТО) , который описывает пространство-время.
Следовательно, путь распространения света в метаматериале аналогичен пути массивной частицы в (2+1)-мерном пространстве-времени.
В немагнитном анизотропном материале с диэлектрической проницаемостью 
И 
волна с компонентом 
в соответствии с Уравнения Максвелла : 
В метаматериале с 
И 
это уравнение можно переписать в виде Уравнения Клейна-Гордона : 
для массового скалярное поле .
Тогда координата 
в уравнении Максвелла аналогично времени 
в уравнении Клейна-Гордона.
Когда метаматериал освещается лазером, появляющийся световой узор представляет собой историю (2+1)-мерного пространства-времени, населенного частицами с массой 
.
Этот узор выполнен из мировые линии частицы, живущие в двумерном пространстве 
и время
.
Расположение полос концентрическими кругами, а не параллельными полосами, приводит к уравнению цилиндрические координаты : 
Роль времени теперь играют координаты 
, и условие 
И 
реализует аналоговую модель расширяющейся Вселенной.
Точка 
соответствует моменту Большого взрыва.
Действительно, судя по полученной световой картине, мировые линии частиц действительно со временем расходятся в пространстве (по мере удаления от
).
В статье Смольянинова и Хунга рассматривается также вопрос о существовании замкнутые времениподобные кривые .
Существование замкнутых времениподобных кривых позволяет путешествие во времени со всем, что с ними связано парадоксы .
На метаматериале они выглядели бы как легкие петли – это совершенно очевидно.
Однако по разным причинам реализовать их не удалось и, как заключают авторы, скорее всего, не удастся.
Увы.
Общая теория относительности для инженеров-электриков
Аналогия между электромагнитными полями в метаматериалах и космологии работает в обе стороны.Фактически, чтобы спроектировать метаматериал, выполняющий функцию, например, «шапку-невидимку», необходимо использовать устройство общая теория относительности (ОТО) .
Сущность Уравнения Эйнштейна Общую теорию относительности можно сформулировать следующим образом: пространство-время сообщает материи, как двигаться, а материя говорит пространству-времени, как изгибаться.
Решение уравнения Эйнштейна означает нахождение вида метрический тензор пространство-время, т.е.
определить его кривизну, исходя из распределения материи.
Шапка-невидимка, скрывающая помещенный внутрь предмет, должна преломлять/преломлять лучи света так, чтобы они обходили предмет. Кривизна световых лучей эквивалентна искривлению пространства-времени, а распределение материи эквивалентно распределению диэлектрическая постоянная (и связанные с этим показатель преломления ) в метаматериале.
Связь между общей теорией относительности и развитием метаматериалов более подробно обсуждается на примерах в статье Ульфа Леонхардта и Томаса Филбина.
Общая теория относительности в электротехнике.
Также по этой теме:
- Новелло М.
, Виссер М.
, Воловик Г.
?.
Искусственные черные дыры.
– World Scientific, 2002. (особенно Глава 3: Медленный свет)
- Ральф Шуцхольд. Воссоздание фундаментальных эффектов в лаборатории?
-
Почему Я Боюсь Стать «Накачанным Человеком»
19 Oct, 24 -
Выпущен Jquery Ui V1.5
19 Oct, 24 -
Uwp — Проблема № 227
19 Oct, 24
