2009-12-28 來源:21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道
關(guān)鍵詞：微波隱身材料 隱身衣 費(fèi)馬定理 視覺偽裝技術(shù)
21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道12月26日?qǐng)?bào)道 哈里·波特的隱身斗篷曾使人浮想聯(lián)翩。很難想象，存在于幻想天地里的隱身衣，有朝一日能現(xiàn)身于真實(shí)世界里。
夢(mèng)想家們可以忽略幻想與現(xiàn)實(shí)間的巨大落差，讓想象力展翅翱翔，而科學(xué)家們卻一直埋頭苦干，試圖填補(bǔ)這一溝壑，在現(xiàn)實(shí)世界里為人們的美夢(mèng)找到堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一直以來，世界各地的探索者們孜孜不倦地研究各種可能的隱身方法。
看似異想天開的隱身故事里，隱藏著縝密的科學(xué)原理。
為隱身衣“繅絲紡布”
但凡服飾都離不開設(shè)計(jì)二字，隱身衣自然也不例外。唯一不同的是，它需要設(shè)計(jì)的不是如何吸引眼球，而是如何規(guī)避光線。
穿上隱身衣讓別人看不見的原理，其實(shí)就是和光線捉迷藏。隱身衣的理想效果是，當(dāng)光通過需要隱身的物體時(shí)，該物體就該像完全不存在一樣。不但要減少散射，還要改變光路方向，將物體背后的信息傳遞給看它的人。
發(fā)端于17世紀(jì)的費(fèi)馬定理，就在初中物理課本里告訴我們，光以直線在空間內(nèi)傳播，這似乎早早為隱身衣判定了死刑。但好在后來站在巨人肩膀上的愛因斯坦提出的廣義相對(duì)論，又為隱身衣帶來了一絲曙光。
愛因斯坦認(rèn)為，如果空間可以被扭曲，則空間內(nèi)兩點(diǎn)間的最短距離則不一定為直線，光線可以沿著扭曲的路徑，繞過巨大的天體彎曲前進(jìn)。但遺憾的是，即使連愛因斯坦都無法設(shè)計(jì)出能用來控制光線彎曲與否的奇妙開關(guān)。
人類目前無法扭曲空間，但可以嘗試扭曲電磁場(chǎng)。在2006年6月的《科學(xué)》雜志上，倫敦帝國學(xué)院的J.B潘德利與美國杜克大學(xué)的戴維·史密斯教授的小組聯(lián)合發(fā)表論文，闡述了隱身衣的設(shè)計(jì)理念。他們計(jì)算出隱身衣材料在各點(diǎn)的介電常數(shù)與磁導(dǎo)率，使得電磁波在隱身材料表面如流水般淌過，隱于其中的物體完全沒有得到電磁波的干擾。
在這兩位非著名服裝設(shè)計(jì)師的指導(dǎo)下，隱身衣的設(shè)計(jì)思路已躍然紙上。有了設(shè)計(jì)方向后，量體裁衣的速度就快多了。近年來科學(xué)家們研發(fā)各種新型材料的工作進(jìn)展迅速。一系列自然界聞所未聞的超材料相繼問世，為隱身衣的出現(xiàn)準(zhǔn)備好了種種“衣料”。
2007年初，史密斯教授在《科學(xué)》雜志著文，向世人宣告微波隱身材料的誕生。他的研究小組將銅金屬與玻璃纖維巧妙設(shè)計(jì)成一卷甜甜圈似的圓環(huán)般的微觀形狀，在實(shí)驗(yàn)效果中，微波漫過圓環(huán)損失很小。雖然當(dāng)初這樣的設(shè)計(jì)只能針對(duì)某個(gè)波段的電磁波，但之后，史密斯教授小組的劉若鵬再次發(fā)表文章，大幅度擴(kuò)展了隱身材料所適宜的微波段光路。
在世界上的其他地方，隱身衣的研究也如火如荼地進(jìn)行。浙江大學(xué)國際電磁科學(xué)院陳紅勝等計(jì)算完美隱身衣所需的各種參數(shù)，并陸續(xù)在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表他們的闡釋。東南大學(xué)的程強(qiáng)教授等與杜克大學(xué)進(jìn)行合作，致力于提高隱身衣可使用的波段，并減低耗損。香港大學(xué)的科學(xué)家們則高瞻遠(yuǎn)矚地開始研究“反隱身”技術(shù)。
時(shí)至今日，在隱身材料的研究上，科學(xué)家們依然如同爭(zhēng)奪魁地奇那樣展開激烈的競(jìng)爭(zhēng)。今年4月，美國加州大學(xué)伯克利分校的張翔教授及其團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了隱身材料可以在接近可見光的近紅外波段工作。他們通過在硅材料上鉆無數(shù)納米級(jí)的小孔，使光波射向材料表面后，可以如同照射在鏡面上那樣完全反射回來。覆蓋在隱身材料背后的物體不對(duì)光波形成任何的散射，如同覆蓋于地毯下完全不為人所見。
康奈爾大學(xué)的米歇爾·里布森教授小組隨后也發(fā)表了自己的論文，宣布他們所制造的隱身材料的波段更加接近于可見光。他們?cè)诠璨牧仙现圃鞜o數(shù)突起，使光線從小突起上完全反射，不受硅材料下的被覆蓋物的干擾。
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