أصبح لدى مخترع عباءة الاختفاء الآن حيل أفضل في جعبته

تهيمن على مطبخ جون بندري صورة ضخمة لما يشبه المنظر من خلال مشهد: شظايا مذهلة من اللون الأرجواني والأخضر والأصفر والأبيض. وبما أن بندري مشهور قبل كل شيء باختراعه عباءة الاختفاء -جهاز يمكنه ثني الضوء حول الأشياء- فإنني أتساءل عما إذا كنت أنظر إلى شيء ذي صلة بهذا الأمر.

لكنه أخبرني أن الصورة تظهر ببساطة بلورات فيتامين سي مكبرة عدة مرات. ويقول إن كل تلك الأشياء المتعلقة بعباءة الاختفاء أصبحت في الماضي، وقد انتقل إلى “أشياء أكثر إثارة”.

إنها ملاحظة عابرة، لكنها تكشف شيئًا عن السبب الذي جعلني أجد دائمًا بندري، الذي يقيم في إمبريال كوليدج لندن، مثيرًا للاهتمام للغاية. هذا هو الشخص الذي اخترع جهازًا منذ 20 عامًا يبدو كالسحر، لكن إرثه الحقيقي بالكاد يحظى بالتقدير. إذا نجح المهندسون في تحقيق مرادهم، فإن أفكار بندري ستشكل قريبًا كل شيء بدءًا من الحماية من الزلازل وحتى السيارات ذاتية القيادة. ومع ذلك، يبدو أنه لم يفكر كثيرًا في تطبيقات اختراقه الشهير، وبدلاً من ذلك تحول ذهنه إلى مسألة ما إذا كان يمكنه، في حيلته التالية، ثني الضوء عبر الزمن بدلًا من الفضاء، وبالتالي بناء مواد يمكنها محاكاة الفيزياء الجامحة للثقوب السوداء. هذه الأفكار وغيرها هي التي دفعتني إلى منزله لتناول طعام الغداء.

بدأت مسيرة بندري المهنية في السبعينيات. لقد تدرب كعالم فيزياء نظرية قبل أن يعمل كعالم وظائف كما وصف نفسه، مع التركيز على المشكلات غير العصرية إلى حد ما. ومن بين أمور أخرى، كان مهتمًا بالتفاصيل الدقيقة لكيفية تفاعل الإلكترونات مع المادة الصلبة.

ثم، في أحد أيام منتصف التسعينيات، أظهر له أحد المتعاونين قطعة خاصة من تكنولوجيا التخفي التي تم تطويرها لإخفاء السفن البريطانية عن الرادار. لقد كان عبارة عن بوليمر مشرب بألياف الكربون، متناثرة بشكل عشوائي في طبقات عديدة. تم النقر على شيء ما. لم تكن ذرات الكربون، في حد ذاتها، هي التي سمحت للمادة بالعمل بفعالية كبيرة، كما أدرك بندري، ولكن كيف تم تنظيمها في خيوط غير منتظمة.

لقد تعثر بندري في علم المواد الاصطناعية. بالمعنى الأوسع، المادة الخارقة هي مادة لها خصائص لا تحدث بشكل طبيعي. على سبيل المثال، قد تصبح المادة الاصطناعية الميكانيكية أكثر سمكًا عند تمددها. وقد اقترح العلماء أيضًا مفهوم المادة البصرية الخارقة، التي ستكون قادرة على ثني الضوء والتلاعب به بطرق لا يمكن للعدسة الطبيعية أن تفعلها، ولكن لم يتمكن أحد من العثور على طريقة عملية لصنع واحدة. كان الإنجاز الذي حققه بندري هو صياغة، لأول مرة، وصفًا نظريًا شاملاً لكيفية عمل المواد الخارقة وإظهار إمكانية إنتاجها عن طريق حفر أخاديد أو حلقات أو أعمدة صغيرة في مادة عادية.

تظهر عباءة الإخفاء

أدرك بندري أن هذا كان طريقًا لإحياء اقتراح جذري من الفيزيائي السوفييتي فيكتور فيسيلاغو. قبل عقود من ذلك، في ستينيات القرن الماضي، تخيل فيسيلاجو مواد من شأنها أن تكسر الضوء في الاتجاه المعاكس، مما يتسبب في تركيز لوح بسيط بدلاً من تشتيت الضوء. لقد كان من المفترض منذ فترة طويلة أنه مستحيل، لكن بندري توصل إلى كيفية إقناع الضوء بالامتثال للقواعد الرياضية الغريبة التي رسمها فيسيلاجو.

كانت عباءة الاختفاء، التي تم الكشف عنها في عام 2006، هي اللحظة التي ظهرت فيها هذه الفيزياء المجردة إلى الرأي العام وسط جوقة متحمسة من التغطية الصحفية. لكن بندري وصف الفكرة لأول مرة قبل عام، في مؤتمر عُقد في سان أنطونيو بولاية تكساس، وحضره باحثون في مجال الدفاع إلى حد كبير. يقول مازحًا: “لقد تم تكليفي بمهمة “تعديل الأمور”، وهو ما قمت به من خلال حديث جامد حول التفاصيل الرياضية لبصريات التحويل”. “ثم، مثلما كان الناس على وشك التساؤل عن فائدة كل هذا، كتبت معادلة بسيطة، مع رسم تخطيطي لما قد تبدو عليه عباءة التخفي العاملة. ثم جلست لأرى الغرفة تنفجر.”

لقد كانت لحظة غير معتادة من التألق من شخص بسيط مثل بندري، لكن الجمهور أحبها. واستمر في تطوير أول نموذج أولي لعباءة التخفي مع متعاونين في جامعة ديوك في ولاية كارولينا الشمالية، والتي أخفت الجهاز والجسم من الموجات الدقيقة – وهو أحد أبسط أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي. للأسف، مظهره أقل مسرحية مما يوحي به الاسم: فهو يبدو مثل لوحة دوائر كهربائية، وليس عباءة قد تستدل عليها على كتفيك.

عندما يحين وقت الغداء، يرتدي بندري مئزرًا، ويسخن حساء الفطر في الميكروويف بعناية ويضع الطاولة. إنها نقطة مقابلة عادية وغريبة لرجل أقنعت معادلاته العالم لفترة وجيزة بأن فيزياء هاري بوتر قد تكون حقيقية. قيل لي لاحقًا أن الحساء هو شيء يتم تقديمه في اللحظة الأخيرة ولا يمثل معيار الطهي المعتاد والأكثر ثقة. أنا أصدق ذلك. غرفة جلوسه مليئة بالكتب الموضوعة على طاولة القهوة حول فن الطهي الجزيئي، والعديد منها من تأليف ناثان ميرفولد، الرأسمالي المغامر المقيم في سان فرانسيسكو والذي يشتغل أيضًا بالتصوير الفوتوغرافي وعلوم الأغذية.

تبين أن ميرفولد شخصية مهمة في قصة بندري: فقد شارك الاثنان في علاقة مهنية طويلة، وصورة ميرفولد الضخمة لفيتامين سي (في الصورة أعلاه) هي التي تزين جدار المطبخ.

يمتلك Myhrvold حوالي 60 من براءات اختراع المواد الاصطناعية الخاصة بـ Pendry وقد أسس العديد من الشركات المبنية على أفكاره. وهو يتصور وجود مواد خارقة مدمجة في كل شيء بدءًا من السيارات ذاتية القيادة والروبوتات البشرية وحتى أقمار الاتصالات 6G خلال العقد المقبل. ويقدر المحللون أن السوق التي يطاردها قد تبلغ قيمتها حوالي 6 مليارات جنيه إسترليني بحلول عام 2033.

في الواقع، يبدو أن المواد الخارقة قد بدأت في الظهور أخيرًا. وقد وصل العديد منها إلى مرحلة النضج التجاري، مع ظهور بعض التطورات الأكثر لفتًا للانتباه في ما يسمى بالمعادن. بدلًا من ثني الضوء من خلال الزجاج المنحني، تقوم العدسات المعدنية بتشكيل الضوء مباشرة باستخدام أسطح مزخرفة بغابات كثيفة من الهياكل النانوية، كل منها يعمل كهوائي صغير. والنتيجة هي عدسة بسمك الورقة، تبلغ سماكتها ميكرومترات فقط، يمكنها أن تتفوق في الأداء على البصريات التقليدية. بدلاً من تكديس العناصر الزجاجية الثقيلة داخل الكاميرا، يمكن لطبقة مسطحة واحدة أن تقوم بهذه المهمة. يقول بندري: “أحد التطبيقات هو وضعها في هذه الطائرات بدون طيار”. “يمكن أن يكون لديك طائرات صغيرة بدون طيار لا تزال تتمتع بصريات جيدة جدًا، لأنها تحتوي على هذه العدسات الخفيفة للغاية.” ويمكن للهواتف الذكية وسماعات الواقع الافتراضي أيضًا أن تحمل أنظمة بصرية عالية الأداء دون فرض الوزن المعتاد.

يستخدم Myhrvold أيضًا أفكار Pendry لإعادة تصور المركبات ذاتية القيادة. تعتمد معظم السيارات ذاتية القيادة على تقنية الليدار، وهو رادار يعتمد على الضوء يقوم بمسح البيئة عن طريق تمرير أشعة الليزر عبرها لتكوين صورة مفصلة ثلاثية الأبعاد. عادةً ما تحقق أنظمة الليدار اليوم ذلك عن طريق تدوير المرايا أو أجهزة الاستشعار بالكامل، مما يجعلها ضخمة الحجم وهشة ومكلفة. يعتقد ميرفولد أن المواد الخارقة يمكن أن تغير ذلك، وهو يعمل على تطوير أنظمة ليدار لتوجيه أشعة الليزر إلكترونيًا، دون أي أجزاء متحركة على الإطلاق.

حتى أن هناك مواد خارقة يمكنها التحكم في الموجات الزلزالية التي تمر عبر الأرض. على المستوى الرياضي، تتصرف مثل هذه الموجات مثل الضوء، وبالتالي يمكن استخدام نفس المبادئ التي تحكم المواد الخارقة البصرية لتحويل الزلزال عن أساسات المبنى.

لكن التسويق التجاري ليس هو ما يهتم به بندري. ويقول: “أعرف ما أجيده، وأعرف ما لا أجيده”. “ولم يكن تطوير المنتجات أمرًا أثار اهتمامي على الإطلاق.” على أية حال، في الأيام الأولى، لم يكن متأكدًا من أن أفكاره ستدر المال على الإطلاق.

وبما أن هذا الرجل يجد المتعة في التفاصيل الدقيقة ــ سواء في العلوم أو في الحياة اليومية ــ فربما يكون من المنطقي أنه فقد الاهتمام بعباءة الاختفاء. أصبحت التكنولوجيا كبيرة جدًا ومنتشرة بالنسبة لأذواقه. لا تزال صناعات بأكملها تحاول اللحاق بآثارها، ولكن بالنسبة لبندري، فقد تم إنجاز العمل الفكري. قال لي: “ستأتي لحظة يبدأ فيها بحثك بالهرب منك”. “كل شيء مثير للاهتمام للغاية، ولكن لا يمكنني إضافة المزيد. لذا، دعونا نفعل شيئًا جديدًا ومثيرًا حقًا.”

المواد الفوقية المؤقتة

وما هو ذلك الشيء الجديد؟ حسنًا، لقد تم استخدام المواد الخارقة تقليديًا للتحكم في كيفية تحرك الضوء عبر الفضاء. لكن منذ نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين، عرفنا أن المكان والزمان هما في الواقع وجهان لعملة واحدة: الزمكان. منذ بضع سنوات، بدأ بندري يتساءل عما إذا كان من الممكن وجود شيء مثل المواد المؤقتة، والتي من شأنها التحكم في كيفية تحرك الضوء في الوقت المناسب أيضًا.

يشير نحو هاتفي الذي يسجل بينما نجلس في غرفة معيشته. ويقول إنه يوجد داخل كل شاشة هاتف ذكي مادة تسمى أكسيد القصدير الإنديوم. اضربها بالليزر وستتحول من معتمة إلى شفافة على فترات زمنية فائقة السرعة. بالنسبة لموجة الضوء التي تنتقل عبر المادة، يبدو هذا التغيير فوريًا تقريبًا، مما يكسر أحد أهم الافتراضات الأساسية للبصريات: يتم الحفاظ على الطاقة عندما يمر الضوء عبر المادة. والنتيجة هي أن المادة الخارقة المؤقتة يمكن أن تحقن الطاقة في الموجة، أو تستنزفها بعيدًا، وتغير ترددها. الضوء الأحمر يصبح أزرق. تصبح أجهزة الميكروويف الأشعة تحت الحمراء. إنها نوع من حجر الفلاسفة الذي يمكنه تحويل نوع من الموجات الكهرومغناطيسية إلى نوع آخر.

يمكن أن تكون هذه المواد الخارقة الجديدة كاشفة للغاية. وعلى وجه الخصوص، يمكن أن تصبح وسيلة لاستكشاف الفيزياء التي يتعذر الوصول إليها والتي عادةً ما لا يتم تفعيلها إلا في ظل الظروف القصوى. خذ الثقوب السوداء. في عام 2023، قام بندري بحساب ما سيحدث إذا قمت ببناء مادة يتغير نمطها الداخلي بمرور الوقت بحيث تبدو وكأنها تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا. في ظل هذه الظروف، تنتج الرياضيات نقاطًا لا يمكن للضوء عبورها – وبعبارة أخرى، نظيرًا لأفق حدث الثقب الأسود. ويقول إن التنفيذ التجريبي لأفكاره يمكن أن يوفر طريقة جديدة لدراسة الثقوب السوداء في المختبر.

وهناك مثال أكثر غرابة يتضمن تأثير كازيمير. ضع لوحين معدنيين على بعد بضعة نانومترات من بعضهما البعض في الفراغ، وعلى عكس ما هو متوقع، سيتم دفعهما معًا. وينشأ هذا التأثير بفضل تقلبات الحقول الكمومية في الفراغ. لكن بندري أشار إلى أن تغيير الخواص الكهرومغناطيسية للمادة مع مرور الوقت قد ينتج نسخة ديناميكية من نفس الظاهرة، حيث يمكن استخدام هذا الضغط الخفيف لإنتاج تماثل كمي للاحتكاك لم يسبق له مثيل. وتقوم الآن عدة مجموعات بحثية منفصلة باستكشاف كيفية اختبار ذلك في مواد مؤقتة حقيقية.

لا شيء من هذا واضح ومباشر. تم بناء معادلات البصريات على افتراض بقاء المواد ثابتة. وبمجرد أن تبدأ في التغير على نطاقات زمنية بالفيمتو ثانية، تبدأ الرياضيات في التراجع. علاوة على ذلك، فإن العديد من التأثيرات التي يتوقعها بندري تحوم على حافة إمكانية اكتشافها. لكن هذا هو بالضبط المجال – حيث تفقد النظرية والتجربة والحدس التوافق لفترة وجيزة – حيث يبدو بندري في موطنه أكثر من غيره.

قبل أن أغادر، يرفع بندري إطارًا صغيرًا عن الأرض بجوار المدفأة. ويوضح أنه، مثل ميرفولد، يستمتع بالتقاط الصور، وهذه إحدى لقطاته التي أعادت زوجته استخدامها في شاشة نارية. يُظهر بعض الفراشات التي صورها أثناء المشي، وأكثرها إثارة للإعجاب هي فراشات أدونيس الزرقاء، وأجنحتها تومض باللون الأزرق القزحي الكهربائي. ويوضح أن اللون ليس صبغة: إنه نتيجة لكون جناح الفراشة مادة طبيعية خارقة، مع بنية النانو التي تشتت الضوء.

يقول بندري: “أنا دائمًا أحب استخدام الفراشات عندما أشرح المواد الخارقة لأشخاص جدد”. للحظة، أنا مندهش لأنه لم يستخدم عباءة الاختفاء المشهورة عالميًا كمقدمة نهائية لقوة المواد الخارقة. ولكن بعد ذلك أدركت أن هذا هو بندري في كل مكان – رجل يفضل عدم الإسهاب في الحديث عن إنجازاته، بل يختفي مرة أخرى في المختبر ويحقق المزيد.