О проблеме определения метаматериала как научно-технологического понятия

Существующее расхоже-энциклопедическое общее определение понятия метаматериала (активно на 26.09.2021) через небывалые в "естественной природе" его свойства, обусловленные регулярной надатомной структурой, несостоятельно в виду попадания в его объем многих композитов, включая древние. Тем более оно несостоятельно через индуктивное определение в предметах приложения (акустическом, ЭМ или механическом), ибо представляет неизбежное попадание в предметную редукцию, недопустимую для определения общих понятий, и не учитывает ни исторические контексты возникновения самой идеи этого материала (я насчитал минимум семь таких контекстов - см. ниже), ни уже давно существующую в химии номенклатуру типологизации веществ по основанию соотношения фаз. При том, что денотаты слова "метаматериал" находятся в весьма широком пространственно-масштабном диапазоне, заведомо выводящем их далеко за рамки коллоидной химии - от микроскопического до согабаритного человеку и мегалитического. Например, механические метаматериалы - ауксетики могут быть самых разных размеров.

Потому я предлагаю свое определение, более соответствующее современному научному языку.

Метаматериал - разновидность связнодисперсного композитного материала регулярной надатомной структуры (массива) преимущественно корпускулярной пористости в широком диапазоне масштабов.

То есть это материал с двумя основными комплементарно-регулярными фазами противоположной проницаемости, одним из элементов которого является (если вообще здесь уместно слово "является") негативное пространство (термин из области архитектурной композиции) или пустота как среда, проницаемая полностью либо частично для других его сред (либо внешних фильтруемых - в случае сквозных, не тупиковых, пор), либо не проницаемая, регулярно же оформленная и функционально используемая относительным (полным, частичным или отсутствующим) перемещением в ней.

Соотношение позитивных и негативных форм - с одной стороны, и материй атомного уровня - с другой, в едином интегрирующем метаматериале определяет его ценные надприродные (в смысле - не встречавшиеся ранее в природной среде его пользователю) свойства.

Не факт, что данное мной определение всеобще по сути. Хотя бы потому, что роевые системы (swarm), включая макромасштабные и грубодисперсные золи, обычно не рассматриваются как собственно метаматериалы, хотя это не вполне корректно (если вообще корректно) с точки зрения истории идей. К тому же здесь выпадает огромный тематический пласт (впрочем, еще, похоже, и не освоенный) определения метаматериальных свойств систем с фазово-пространственно изменяемым типом дисперсной связанности (с дифференциалами и дельтами такой связанности). То есть случаи, когда роевой золь (управляемо, неуправляемо или частично управляемо) солидаризируется в корпускулярно-пористый (либо даже трансформируется в губчатый, с учетом межмасштабных изменений) связнодисперсный агрегат. В случае таких изменений, очевидно, могут меняться либо возникать метаматериальные свойства всех, известных на начало третьей декады XXI века, предметных типов – механического, ЭМ (включая оптический) и акустического. Не исключено, что и неизвестных. Но (по крайней мере, на этот же период) под метаматериалами понимается именно данный в моем определении вид дисперсных систем, причем коннотированных не иначе, как их искусственностью или сознательной и целенаправленной созданностью. И здесь же следует напомнить, что в современном естествознании существует, по крайней мере, два взаиморазличных понятия фазы:

• агрегатной фазы (применимой как раз к метаматериалам, коллоидным растворам и дисперсным системам);
• фазы состояний (применимой к фазовому пространству в физике и возможным мирам в логике в смысле событийной достижимости в каждой их этих областей).

В случае того, о чем здесь идет речь, имеется в виду одно из этих понятий фаз, примененное относительно другого. Впрочем, эта применимость представляет слишком очевидную умозрительную возможность для занимающихся метаматериалами, чтобы подобная работа совсем нигде не велась - особенно на уровне моделей. Впрочем, в смысле приложения, тем более широкого и массового, это направление, действительно, если и существует, то на момент написания этих строк находится в самом начале своего развития. Не исключено, что оно будет предметом наиболее обстоятельных разработок после прохождения миром нынешнего периода экономического кризиса, сопряженного с признаками катастрофичности демографической цикличности.

Это примечательная, хотя и не новая в истории науки и техники, ситуация, когда интуитивная и недопроясненная идея дает набор прикладных результатов, разнопредметный корпус которых объединяется общим именем с плавающим концептом. Подобное было... в начале 2000-х, когда прорва отраслевых экспертов пыталась определить, что же все-таки следует считать 3G в сотовой связи. Здесь ситуация иная - речь идет о "научно познаваемой" типологии материи, метафизическом определении материи как таковой через аристотелеву дуальность материи и формы и о не менее фундаментальной размытости (а значит, и понятийной относительности) категорий искусственного и естественного.

***

Прецеденты истории науки и техники в известной исторической ретроспективе, инициировавшие идею метаматериалов:

• реципрокальные конструкции Да Винчи (XV век);
• открытие клеточной структуры биологических тканей (н. 2H XVII в.);
• киматика (н. 2H XVII в.);
• теория фильтрации и механика грунтов (1H XIX в.);
• исследования электромагнитных свойств регулярных и не регулярных надатомных структур (к. XIX - н. XX вв.);
• механика tensegrity / floating compression, в том числе конструкции jitterbug (1Q - сер. XX века);
• метаболическая архитектура (2H XX в.).