光学迷彩理論？

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かなり時代に乗り遅れてしまった感があるが、数か月ほど前に「光学迷彩」装置の可能性が証明されたらしい。（論文：February 11, 2008）
光学迷彩というのは、物体があるのに肉眼では確認できないというやつだ。「どこでもドア」と「光学迷彩」は多くの人が夢見る一大テーマだが、実現可能性のレベルが直感的にも違いすぎる。ゆえに先に後者が可能になると思っていたが、これほど早く証明されるとは…

科学の世界で「理論的に可能」ということは意外に大事で、実際にモノが作れなくても０を１にするという意味で重要なステップだ。あとは要素・ロジックの掛け算ができるので１は比較的容易に１００にでも２００にでもなる。「理論的に可能だが非現実的だ」というフレーズの中の「現実」は今の時点での現実であって、それは往々にして実現可能性を高める方向へと進化する。そうしていろいろなテクノロジーは生まれてきた。
今回発表された理論もまだまだ実現及び実用化というレベルには程遠いものではあるが、期待値が大幅に上昇した。

さて、そんな理論を発表したのは富山県立大学と University of St. Andrews 及び、公立はこだて未来大学の研究者３人。（T. Ochiai, U. Leonhardt and J.C. Nacher）

Journal of Mathematical Physics に掲載された論文
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0711/0711.1122v2.pdf

それをだいぶ易しくした記事
http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20080418/150685/?P=1

はっきり言って難しいです。何が何だか。

簡単に言えば、隠したいオブジェクトの周りにこの装置をかぶせると、その隠したいオブジェクトの後ろにあって本来であれば見えないはずの風景が「普通に」見えるということ。その装置 "Perfect Invisibility Devices" は屈折率が負の値になるメタ物質（左手系メタマテリアル）をはじめ、５種類の媒体を組み合わせたもので、この巧みな組み合わせによって光を曲げることができるらしい。そもそも屈折率は負の値になり得たのか…

Perfect Invisibility Devices のおかげで、隠したいオブジェクトの周りを光が迂回していくというわけ。

この理論でポイントとなるのは３つ。

①各媒体の境界で光の反射が起こらないこと
②遠方を通過する光に対して，媒体を通過した光に位相遅れが出ないこと
③光が装置に近づく前と装置から遠ざかった後で光の方向に変化がないこと

①～③を同時に満たした設計であるため、画期的な理論なのだ。
これだけ迂回させておいて位相の差をなくすというのは素人目にも凄い。


可視光の波長全体に対応するメタ物質の開発やコンパクト化など実現にはまだまだ大きなハードルがあるが、とても楽しみだ。透明マントや透明スーツとまではなかなか難しいだろうが、透明シェルターなら僕が生きているうちに実現するかもしれない。


＜abstract＞
　　The aim of an invisibility device is to guide light around any object put inside, being able to hide objects from sight. In this work, we propose a novel design of dielectric invisibility media based on negative refraction and optical conformal mapping that seems to create perfect invisibility. This design has some advantages and more relaxed constraints compared with already proposed schemes. In particular, it represents an example where the time delay in a dielectric invisibility device is zero. Furthermore, due to impedance matching of negatively refracting materials, the reflection should be close to zero.
　　These findings strongly indicate that perfect invisibility with optically isotropic materials is possible. Finally, the area of the invisible space is also discussed.