На другой волне Надер Энгета возглавляет сообщество в свете

Oct 03, 2023

Научная технология

Надер Энгета был озадачен, когда ему позвонили из факультета психологии по поводу рыбы.

В начале 1990-х годов Энгета, новоиспеченный доцент кафедры электротехники Пенсильванской школы инженерии и прикладных наук, был уважаемым экспертом в области радиоволновых технологий. Но в последние годы его работа расширилась до предметов одновременно более эксцентричных и фундаментальных.

Интерес Энгеты к электромагнитным волнам не ограничивался радиочастотами, о чем свидетельствует поток свежих публикаций. Некоторые исследования изучали ряд волновых взаимодействий с классом материи, известной как «хиральная среда», материалами с молекулярными конфигурациями, которые проявляют качества леворукости или праворукости. Другие разработали практические электромагнитные приложения для загадочной области математики, называемой «дробное исчисление», области с теми же ньютоновскими корнями, что и само исчисление, но с такой же поразительной предпосылкой, как предположение, что семья может включать в себя буквально двух с половиной детей. .

Электромагнитные волны организованы в спектр длин волн. На более коротком конце спектра находятся волны высокой энергии, такие как рентгеновские лучи. В середине находится ограниченный диапазон, который мы видим как видимый свет. А на более длинном конце находятся низкоэнергетические режимы радио и тепла.

Исследователи склонны сосредотачиваться на одном виде волн или одном участке спектра, исследуя особенности и функции, уникальные для каждого из них. Но все волны, электромагнитные или нет, имеют одни и те же характеристики: они состоят из повторяющегося рисунка с определенной высотой (амплитудой), скоростью вибрации (частотой) и расстоянием между пиками (длиной волны). Эти качества могут определять лазерный луч, радиовещательный голос, продуваемое ветром озеро или скрипичную струну.

Я всегда знал, что знания не имеют границ. Области исследований имеют границы, но они искусственны. Вы можете работать в разных сферах. Надер Энгета, профессор инженерного дела Пенсильванского университета и обладатель медали Франклина 2023 года

Энгета никогда не был таким ученым, который ограничивал бы сферу своего любопытства одной областью исследований. Его интересуют волны, и его увлечение в равной степени связано с физикой, определяющей поведение волн, и с экспериментальными технологиями, расширяющими границы этих законов.

Поэтому, когда Эдвард Пью, математический психолог, изучающий физиологию зрительного восприятия, объяснил, что зеленая рыба-солнечная рыба может обладать эволюционным преимуществом в видении под водой, Энгета прислушалась.

Вскоре два профессора Пенсильванского университета изучали микроскопические изображения сетчатки зеленой солнечной рыбы.

Глаза этой рыбы содержат фоторецепторы, предназначенные для восприятия поляризованного света или световых волн, колеблющихся в одном направлении. Человеческие глаза не содержат таких структур и не могут различать световые волны, которые вибрируют в нескольких плоскостях (как это делает обычный солнечный свет), и свет, который аккуратно распространяется в одной плоскости, как это может сделать солнечный свет после отражения от твердой поверхности. Для нас солоноватая подводная среда, в которой обитает рыба, слишком мутна и размыта, чтобы ориентироваться на глаз. Но некоторые морские виды могут использовать поляризованный свет, который мы не видим, чтобы уйти от опасности и отправиться к пище.

У Пью, ученого-зрителя, были вопросы по оптике. Работают ли эти фоторецепторы как оптические волокна, сохраняющие поляризацию? Энгета, эксперт по радиоантеннам, в поисках ответов углубилась в клеточную биологию.

Три десятилетия спустя, в 2023 году, Институт Франклина наградил Энгету медалью Бенджамина Франклина — одной из самых престижных в мире наград за достижения в области науки и техники. Лауреат в области электротехники, Энгета получил награду «[за] революционные инновации в разработке новых материалов, которые беспрецедентным образом взаимодействуют с электромагнитными волнами».

Эта короткая цитата отражает поток бесподобных научных достижений, которые были для Энгеты уже за горизонтом в то время, когда он изучал солнечную рыбу. В течение следующих нескольких лет он и Пью основали новую область, которую они назвали «биополяризационная визуализация», спроектировав и создав камеру, которая могла видеть, как рыба, настолько точно настроенную, что она могла снимать не только четкие подводные виды, но и детальные снимки. отпечатки пальцев на поверхности стеклянных предметов. Работа, которую Энгета продолжит делать по мере приближения 21-го века, примет совершенно иное направление и станет основой для нескольких крупных новых направлений исследований.