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ため、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、疑念を抱くのも当然です。
ハリー・ポッターファンには、まさに喜ぶべき理由があるかもしれない。ただし、ニュースで話題になっている最新の「透明マント」は魔法でもなければ、実際に人を透明にするわけでもない。「Quantum Stealth（クォンタム・ステルス）」と呼ばれるこのマントは、カナダの軍事迷彩メーカー、Hyperstealth Biotechnology CorpとそのCEO、ガイ・クレイマー氏が開発したものだ。10年近くにわたり、透明マントの進歩について漠然と言及しつつも、コンピューターで作成した模擬写真以外は一切公開しなかったクレイマー氏は、8月に1時間におよぶデモンストレーション動画を公開し、Quantum Stealth技術の正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クロールの後、クレイマーの動画は、何もない壁の前に置かれた透明なプラスチックシートのようなものから始まる。しかし、影がかすかに変化し、次の瞬間、クレイマーがスクリーンの後ろから姿を現す。彼はスクリーンを行ったり来たりしながら、プラスチックシートの向こう側にいる間はほぼ完全に姿を消している。
電話インタビューでクレイマー氏は、人々は私のやり方に感銘を受けているか、あるいは彼が嘘をついていると思っているかのどちらかだと述べた。彼はそうした懐疑的な態度を褒め言葉として受け止めている。「もし私が嘘をついていると思うほど良いのなら、私の仕事は果たしたと言えるでしょう」と彼は言う。
誤解のないよう明確に述べておくと、クレイマー氏の量子ステルス・クロークには「量子」と呼べるものは何もありません。「量子」という言葉は通常、単一光子や量子ドットレベルの原子構造を指します。この新しいクロークの真の力は量子ではなく、古典物理学にあります。
「これはガリレオの理論に匹敵するほど古典的だ」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。具体的には、レンチキュラーレンズです。
90 年代後半から 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。ホログラムのステッカーやポスター、奇抜な 3D の罠猟師のキーパーを覚えていますか? これらは隆起で覆われていて、それらの隆起は互いに平行に走る長い凸レンズの配列でした。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、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、スライスをさまざまな角度から見ることができます。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、錯覚が生まれます。そのため、ステッカーを使うと、子供がモンスターに変身したり、馬が川を駆け抜けているように見えたりするのです。
クレイマー氏が気づいたのは、これらのレンチキュラーレンズの透明シートが可視光の全スペクトルを曲げられるということだった（近赤外線、近紫外線、そして熱スペクトルも曲げられる）。クレイマー氏によると、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という。「物理学者たちは、『特定の周波数の光を曲げられることは分かっている。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無理だ。ましてや可視スペクトル全体を曲げるなんて、到底無理だ』と言っていた」と彼は言う。
このGIF画像（最近Twitterで話題になった）は、格子状に積み重なった色鉛筆をレンチキュラーレンズに通して映し出したものだ。レンズを垂直にすると、垂直に並んだ色鉛筆はすべてぼやけて見えなくなる。レンズを水平にすると、他の色鉛筆は消え、垂直に並んだ色鉛筆だけが鮮明に映し出される。まるで魔法のようだが、実は科学的な仕組みだ。プラスチックレンズは、通過する光を屈折させる。光は直線を続けるのではなく、減速されてさまざまな角度で再分散し、光が通過しないスポット（クレイマー氏はこれを「デッドスポット」と呼んでいる）を作り出す。垂直レンズのデッドスポットに人や垂直な物体が立つと、光は当たらないため、実質的に見えなくなる。
クレイマー氏が、壁のモールディングパネルや黒い窓枠といった強い水平線の前で、量子ステルスによる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、こ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。
レイセオン社の光学エンジニア、ジョセフ・チョイ氏によると、スクリーンの背後に現れるパネルや窓枠は、シールドの左右の部分が中央で押し合わされた像なのだという。クレイマー氏は動画の中で、レンチキュラー素材にレーザーを照射することでこれを実演している。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。スクリーンの前方から見ると、レンチキュラーレンズがこの分割された光を歪ませて拡大し、像を物体の両側に引き伸ばして、互いに挟み込む。
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クォンタム・ステルス・クロークの初期バージョンは非常にシンプルで、垂直に走る巨大なレンズシート1枚だけでした。クレイマーはスクリーンの後ろに隠れますが、クロークはぼやけていて、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背面に2枚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、はるかに鮮明な画像が得られます。このバージョン以降、クレイマー氏はクォンタムクロークを少なくとも12回改良してきました。最新バージョンであるバージョン13では、クレイマー氏は2枚のシートを背中合わせに組み合わせ、互いにわずかにずらすことで、光の干渉縞を作り出し、対象をほぼ完全に覆い隠します。そのため、人物や兵士がクォンタムステルススクリーンの後ろに立ったり、暴動鎮圧用の盾として目の前に掲げたりした場合、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 で実際に起きていること、そしてそれ以降のバージョンで基礎となっているのは、画面の両側、つまり後ろにいる人物の左右にある背景画像が中央で狭まってぼやけ、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、真正かつ偽りのない試みも数多く行われてきました。軍事技術分野が、背景に能動的に適応するカモフラージュ技術に興味を抱くのは当然のことです。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、自然界には見られない光を屈折させる特性を持つ人工素材を用いて電磁スペクトルを操作できる、一種の原型的な透明マントを開発しました。この試みは、他の研究プログラムにも影響を与え、他の波長の光も屈折させるべく、独自の「メタマテリアル」の開発が進められました。
過去にも痛い目に遭ったことがあります。2010年には、イギリスのタブロイド紙が、イギリス政府が戦車を透明化した（実際には新型の「光拡散迷彩」だった）という誇大な主張を報じました。イラク戦争中、戦車に向かって走る兵士の姿がぼやけた映像に捉えられていましたが、画質が低かったため、クローキング技術によるものと誤解されました。2017年には、中国の「量子透明化」技術が話題になりましたが、グリーンバックを使った偽物であることが暴露されました。
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」を開発したチームに所属していました。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。可視光のすべての波長をシフトすることに成功しましたが、非常に狭い範囲でしか機能せず、実用化できるほど拡張可能ではありませんでした。
チェイ氏は、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。「科学界でクローキングを定義する際、一般的には、ある媒体に光を送り込むと、その媒体が存在しないかのように、全く同じ状態が再現されることを意味します」と彼は主張する。「実際には、それを実現するのは非常に困難です。」
同氏によれば、「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いう。
チェイ氏の意見では、Quantum Stealthは、ぼかしと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。「要するに、これはあなたをぼかすのです。完全に消えるのではなく、ぼかされるのです」と彼は言う。
「あらゆる時間、あらゆる場所、あらゆる波長に対応できるという意味で完璧なクローク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、実用的になるでしょう。」
クレイマー氏の技術の主目的は軍事応用だ。戦場では、この技術によって標的を効果的に隠蔽し、ある程度までその動きを隠蔽できると彼は考えている。そしてクレイマー氏によると、たとえ隠せなくても、少なくとも画像を歪ませて、標的が明確に識別できないようにすることはできるという。成功の鍵は、そのシンプルな設計にある。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、使い方も簡単だ。「兵士に手渡して『こっちに向けて』と指示するだけで、必要な情報はすべて伝わるんです」とクレイマー氏は言う。
