Древние римляне, возможно, строили конструкции, действовавшие как экраны сейсмической защиты, задолго до того, как физики узнали о метаматериалах или трансформирующей оптике. Именно это предполагают французские исследователи в своем исследовании Роль нанофотоники в рождении сейсмических мегаструктур .
В нем они утверждают, что конструкция фундаментов некоторых римских театров и амфитеатров очень напоминает характеристики современных устройств электромагнитной маскировки. Говорят, что эти археологические метаматериалы они могли косвенно обеспечивать защиту от землетрясений, отражая сейсмические волны вокруг песка.
Метаматериалы — это искусственные структуры, которые манипулируют электромагнитными волнами или звуком способами, обычно не встречающимися в природе. Математическая основа, называемая оптикой трансформации, была разработана для проектирования новых устройств из метаматериалов, включая плащи-невидимки которые отклоняют микроволны вокруг объектов.
Одним из возможных применений метаматериалов является создание конструкций, отражающих сейсмические волны вокруг зданий и защищающих их от землетрясений. Идея состоит в том, чтобы окружить здание сетью ям или твердых предметов, закопанных в землю. Когда сейсмические волны в определенном диапазоне длин волн проходят через эту сеть, многочисленные отражения в сети разрушающе интерферируют друг с другом, создавая запрещенную зону, что приводит к значительному уменьшению тряски здания.
Стефан Брюле и инженеры-строители из компании Ménard в Лионе вместе с исследователями из Института Френеля в Марселе продемонстрировали эту идею в 2012 году, когда они пробурили в земле двухмерную сеть скважин глубиной 5 метров каждая. Генерируя акустические волны с помощью близлежащего источника, они обнаружили, что большая часть энергии волн отражается обратно к источнику через первые два ряда отверстий.
Однако Брюле считает, что древние римляне, возможно, открыли это первыми, хотя и не знали об этом. Он был в отпуске, осматривая археологические руины города Отен в центральной Франции, когда увидел аэрофотоснимок, показывающий фундамент галло-римского театра, похороненный под полем недалеко от дороги. Разметка на поле, хотя и едва заметная, показывала очертания здания I века нашей эры. и он считал, что полукруглая конструкция имеет странное сходство с половиной плаща-невидимки. .
Это подтвердила фотография археологического исследования, проведенного несколькими годами ранее, которая гораздо более четко нанесла на карту фундамент театра. Совместив эту фотографию с фотографией плаща-невидимки диаметром 20 сантиметров, созданного Брюле и его коллегами из Института Френеля, он обнаружил, что колонны театра и элементы плаща почти точно выровнены, каждый из которых расположен последовательно. концентрических (полукруглых) кругов, приближающихся друг к другу на меньших радиусах.
Брюле обнаружил, что то же самое произошло с фундаментами Колизея в Риме и других амфитеатров, которые, в отличие от полукруглых театров, совершенно закрыты. В частности, он обнаружил, что соотношение радиусов соседних концентрических кругов (или эллипсов, в случае большинства амфитеатров) практически одинаково.
Что касается того, как римляне пришли к такому проекту, Брюле предполагает, что они, возможно, постепенно модифицировали свои амфитеатры благодаря опыту, накопленному за несколько столетий в районах с высокой сейсмичностью. Но это могло быть и просто делом удачи.
Себастьен Генно из Института Френеля провел компьютерное моделирование, чтобы проверить эту идею, но говорит, что сложность реальной местности и ее влияние на прохождение сейсмических волн делают наземные эксперименты необходимыми. Он надеется построить модель, состоящую из заглубленных бетонных свай, расположенных в виде характерных концентрических эллипсов с внешним диаметром не менее 20 метров. Он объясняет, что этот масштаб подходит для сейсмических волн (короткой длины), распространяющихся в мягких грунтах.
