Da Newton agli odierni mantelli dell’invisibilità
Apogeonline: Abbiamo capito dal tuo libro che i materiali esistenti in natura non possono fornire l’invisibilità, come invece potrebbero alcuni metamateriali creati dall’uomo. È possibile oggi una produzione di massa di questi metamateriali? Se non oggi, potrà esserlo in futuro?
Gregory J. Gbur: Per quanto ne so, al momento non abbiamo le capacità per produrre in massa metamateriali che agiscano sulla luce visibile. Per produrre un metamateriale, dobbiamo manipolare la struttura della materia su dimensioni vicine a quelle degli atomi. Immaginiamo di assemblare mattoni da costruzione larghi ciascuno un milionesimo di metro in una struttura capace di avvolgere una persona! Tuttavia scienziati e ingegneri trovano spesso modi sorprendenti per fare cose che sembravano impossibili. Sospetto che qualcuno troverà un procedimento per costruire metamateriali da luce visibile nel prossimo futuro, per quanto sospetti anche che passerà del tempo tra la fabbricazione dei metamateriali e la creazione di qualsiasi tipo di invisibilità valida agli effetti pratici.
Nel tuo libro scorri tra miti, storia, racconti, scienza, libri che menzionano l’invisibilità. Qual è la rappresentazione del concetto che hai maggiormente apprezzato?
Nel compiere le ricerche per il libro sono rimasto affascinato non solo dalla varietà delle tecniche per l’invisibilità immaginate dagli autori di fantascienza, ma anche dalle cose che hanno ipotizzato di rendere invisibili. Nel primo caso, ho davvero apprezzato il racconto del 1927 The Man Who Could Vanish, di A. Hyatt Verrill. Verrill immagina un apparecchio che prende tutta la luce che illumina una persona e ne alza la frequenza, per esempio ai raggi X, mentre attraversano il corpo e riprendono la frequenza della luce visibile quando escono. Bella idea, anche se l’apparecchio di Verrill finirebbe per bombardare le persone di pericolosi raggi X! Nel secondo caso, sono rimasto sorpreso e deliziato dal numero di storie su città e persino pianeti invisibili. Nel racconto del 1943 Ghost Planet di Thorne Lee, è un intero pianeta a essere invisibile in virtù dell’esposizione a una misteriosa radiazione solare. Il bello è che i buoni riescono a scappare solo quando restano scottati da Sole e quindi diventano essi stessi invisibili!
Sulla falsariga della domanda precedente, gli approcci e le tecnologie che puntano all’invisibilità sono numerosi. Quale ti convince di più?
Nel libro parlo perlopiù di invisibilità passiva, nella quale la luce viene semplicemente guidata attorno a una regione nascosta. Una alternativa, molto difficile da perseguire, è l’invisibilità attiva, nella quale una serie di piccole telecamere riprendono tutta la luce che illumina il soggetto e ne proiettano copie sull’altro lato, a creare l’illusione della trasparenza. È una tecnica piena di sfide, ma che direi vedremo prima o poi applicata. Abbiamo già visto pubblicità in cui un’auto viene resa trasparente se guardata da una particolare direzione.
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È chiaro come l’invisibilità abbia un potenziale per tante applicazioni, buone e meno buone. Quali applicazioni vedi più veloci di altre per arrivare sul mercato?
Alcune delle prime tecnologie chiamate invisibilità erano più che altro realtà aumentata: gli oggetti – interni di auto, abitacoli di aerei – apparivano trasparenti per dare al pilota visibilità completa in ogni direzione. Vista l’attenzione che la realtà aumentata ha recentemente ricevuto, immagino che tra non molto vedremo sul mercato approcci di questo tipo.
Lasciando per un attimo da parte la luce, sono rimasto molto impressionato dai ricercatori che hanno applicato le idee dell’invisibilità ottica alle onde sismiche e sviluppato mantelli ad hoc da seppellire attorno agli edifici, per proteggerli. Alcuni mantelli sismici sono già stati collaudati; non mi stupirebbe la loro aggiunta prossima agli edifici a rischio.
Come sei arrivato a interessarti all’invisibilità al punto di farne un oggetto di ricerca scientifica e un lettore appassionato? La tua bibliografia è veramente ingente.
Sono diventato ricercatore dell’invisibilità grazie ai suggerimenti di Emil Wolf, che mi ha seguito durante il mio dottorato! Intorno al 1996 mi ha incaricato di risolvere un semplice problema teorico sull’invisibilità, destinato a diventare la base della mia tesi di dottorato. Nello stesso periodo mi capitò di leggere il racconto di Fitz James O’Brien What Was It?, scritto nel 1859, la prima storia nella quale si tentava si spiegare l’invisibilità scientificamente. Fu una lettura che mi impressionò molto, al punto da citarla nella tesi (sono sorpreso che Emil me l’abbia lasciata passare). Emil Wolf era anche un avido studioso di storia della scienza e mi trasmise il medesimo interesse. Diventò una cosa naturale unire l’amore per la storia a quello per le storie dell’orrore e di fantascienza, per dare la caccia a qualsiasi racconto potessi trovare.
Per coincidenza, ho messo insieme molta della mia invisibibliografia nei mesi precedenti alla conclusione del mio libro. A quel punto pensavo di avere letto ogni racconto significativo sull’invisibilità (certamente i più famosi), ma mi misi a scartabellare vecchie riviste di fantascienza per vedere se mi fossi perso qualcosa. In quella prima notte trovai altri cinque racconti che probabilmente nessuno oggi vivente, oltre a me, aveva mai letto e iniziai a recuperare qualsiasi racconto trovassi in giro. Sono sicuro di non averli trovati tutti.
Il primo articolo scientifico su un oggetto invisibile esistente nel mondo reale (una particella più piccola della lunghezza d’onda della luce) apparve nel 1975. C’è ancora ricerca in corso sull’invisibilità in natura o gli sforzi si concentrano sui metamateriali e l’invisibilità artificiale?
Credo che la maggior parte dei fisici si occupino di metamateriali e invisibilità artificiale, per l’ambizione di riuscire a creare effetti ottici inesistenti in natura e a lungo ritenuti impossibili. Va detto però che molte piccole creature marine hanno sviluppato tecniche di invisibilità quasi perfette (è molto più facile scomparire nell’acqua che nell’aria) e possiamo imparare molto dal come e dal perché ci siano arrivati.
Un argomento vicino all’invisibilità è il nero assoluto. Abbiamo materiali che assorbono un incredibile 99,995 percento della luce. Che percentuale di assorbimento chiamiamo nero nella nostra vita quotidiana?
La vernice nera ordinaria assorbe circa l’80 percento della luce incidente. La luce riflessa è sufficiente per determinare il contorno e la profondità di un oggetto. Il nero assoluto è veramente diverso: un soggetto dipinto di nero assoluto, su uno sfondo nero assoluto, è impossibile da vedere. Il nero assoluto somiglia a un vuoto uniforme. Almeno una persona lo ha scoperto in modo piuttosto brusco: nel visitare una esposizione artistica è caduto in una buca che era stata colorata di nero in modo da sembrare una superficie piatta.
Il bombardiere B-2 stealth appare sui radar come un oggetto delle dimensioni di una palla da basket, grazie alla sua forma e ai materiali impiegati nella costruzione: radioinvisibilità quasi perfetta. Quanto ci manca per raggiungere lo stesso risultato con l’invisibilità ottica?
Direi che siamo lontani. Il radar è una tecnica attiva, nella quale una stazione invia impulsi radar per vedere se rimbalzano contro un velivolo e tornano indietro. Per rendere qualcosa invisibile alla luce, dobbiamo riuscirci su una gamma ampia di lunghezza d’onda in arrivo da qualunque direzione: molto, molto più difficile.
Chi potremmo definire il padre (o la madre) dell’invisibilità in virtù delle sue ricerche e dei risultati ottenuti?
Le scelte sono numerose: sono arrivate idee originali da così tante persone! Ma mi azzardo a chiamare padre dell’invisibilità Isaac Newton, grazie agli esperimenti con cui studiava perché alcuni oggetti sono trasparenti e altri invece no. Le sue idee hanno ispirato Fitz James O’Brien a scrivere il suo racconto fantascientifico e forse, indirettamente, H.G. Wells a scrivere The Invisible Man. Più in generale, Isaac Newton ha aperto il campo della fisica ottica, nel quale i ricercatori provano a comprendere la fisica della luce e non solo a piegarla o rifletterla con specchi e lenti. Nello spingerci a comprendere la natura intrinseca della luce, Newton ha aperto la strada alle nostre domande sull’invisibilità.
È possibile rendere invisibile qualcosa o qualcuno? Questa domanda, che ha incuriosito gli autori di fantascienza per oltre un secolo, è diventata oggi argomento di attualità per la ricerca scientifica.
Ho riconosciuto a Paul Ehrenfest di essere stato a inizio novecento tra i primi ricercatori a dimostrare con serietà che una particella carica può oscillare senza diffondere radiazione, un concetto fondamentale dell’invisibilità e che ancora oggi sa sorprendere i fisici. Ehrenfest cercava di spiegare osservazioni enigmatiche sugli atomi che più avanti sarebbero state risolte dalla fisica quantistica.
Il recente interesse quasi esplosivo nei mantelli dell’invisibilità è stato certamente suscitato da Ulf Leonhardt, John Pendry, David Schurig e David R. Smith, i ricercatori che per primi hanno mostrato nel 2006 la possibilità di avere apparecchi capaci di indurre invisibilità ottica e hanno richiamato un interesse da parte della comunità scientifica che perdura oggi.
Una domanda scherzosa per chiudere: durante la pandemia hai praticato molto Dungeons & Dragons, un gioco di ruolo le cui regole prevedono l’invisibilità ottenibile attraverso incantesimi oppure oggetti magici, come una Cappa dell’Invisibilità. Hai provato a convincere il tuo master [l’arbitro e narratore nel gioco] a introdurre anche apparati meccanici per diventare invisibili?
Ha! Onestamente non ci avevo pensato. Ma potrebbe essere un eccellente spunto di partenza per un personaggio di professione illusionista, le cui performance sono per metà magiche e per metà fisica applicata!
Immagine di apertura originale della Redazione di Apogeonline.
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