用了这些小花招,物体就能无声、无影、无热量,从而不被发现。
2006年,杜克大学的科学家声称造出了隐身衣,从而让全世界为之神往。但这件斗篷只能隐藏微波区域内对应特定波长的物体,并且需要从特定的方向观察。不过它还是激起了一波波研究的热潮,出现了不计其数的巫师男孩和罗慕伦作战飞机的迷恋者。虽然还是不能隐藏一艘宇宙飞船,但这并不妨碍科学家想出一些新鲜、奇特的点子来将小物件“隐身”,于是,产生了一些极其独特的创新。
使用一些超材料即可完成“隐身”,这些材料的结构比光的波长还小很多。比如,2008年由加州大学伯克利分校的机械工程教授张翔(Xiang Zhang,音)所描述的一种早期超材料,是由30纳米厚的银层与50纳米厚的氟化镁层编织在一起而形成的渔网结构。正确的结构排列可使材料的折射率为负,这样就可使特定波长的光折射到通常不会折射到的方向。运用巧妙的工程学知识,你就可以如愿让光绕过物体,仿佛物体不存在一样。
从最初的研究开始,研究人员已经找出了可涵盖更广波长范围的方法来使物体在更大视野范围内“隐身”。他们甚至开发了能隐藏具有可视波长的物体的隐身衣,尽管被隐藏的物体只有几毫米的宽度。张教授指出,理论上,制造任何波长的隐身衣都是可能的。但在实践中,尽管取得了一些进展,却仍有许多问题没有解决。张教授说:“制作隐身衣可以,但问题是如何将衣服按比例放大?”他认为,隐身最终是可能的,但这并非易事。以下是研究人员正在使用的3种能让物体隐身的方法。
大部分使物体隐身的方法都是构造一些东西来隐藏物体,而位于布法罗市的纽约州立大学的电机工程副教授娜塔莉亚•里奇尼泽(Natalia Litchinitser)提议让光本身躲开物体然后继续前进,不发生任何变化。在她的实验里,她发射了一束激光,并将其直径扩展为10厘米。然后让其通过一个盘旋的相位板,就能使光绕成一个螺旋结构,如同弹簧线圈一样。她又让光束通过一个细金属棒,如同让弹簧套过一个钉子一样,然后再通过一个相位板,就将光恢复到了原来的形状。由于金属棒被放在光束中间的空间里,所以就变得不可见了。当然,被隐藏的物体必须能放进光束相对狭小的洞内,只有光束沿着正确的方向通过,这个方法才行得通。但里奇尼泽称,她的方法可与更为传统的超材料方法相结合,以提高两者的效果。
沉默的圆锥杜克大学的电气与计算机工程教授史蒂文•坎默(StevenCummer)设计了一种超材料来巧妙地使用声波,而不是光。声纳可以通过测量从物体上反射的声波的扭曲程度“看见”物体。为了隐藏物体,不被声纳探测到,必须设计超材料,使声波总是好像正在下方的表面发生反射一样。在坎默的实验中,他想隐藏一个小型的塑料金字塔,因此他建造了一个“斗篷金字塔”来盖住它。他用填充空气的有机玻璃立方体建造这个“无法察觉”的金字塔,并使用激光切割刀在每个立方体里的有机玻璃板上打出850微米宽的洞。这个周期性结构的每个单元的宽度约是探测器所使用的3千赫声波波长的二十分之一。研究人员从多种角度来向斗篷发射声脉冲,以确保它能够在3D空间内有效。尽管实验结果并不那么完美,但斗篷确实将下面的塑料金字塔遮住了一大半。
隐藏的热量还有一种隐藏物体的方法就是屏蔽其热特性。新加坡国立大学的电气与计算机工程助理教授邱成伟(Cheng-Wei Qiu,音)及其同事设计了一种可屏蔽物体散热的保温斗篷。他们使用了一件双层斗篷,其中每一层都有不同的导电性。里面的一层是硅树脂,为绝缘体;外面的一层是铜,当然导电性很强。两者的结合使得被隐藏的物体周围的热量流动方式与平时有所不同。与通常物体周围产生一个热特性不同,现在不同的位置会有不同的特性。为了制造出这种假象,邱成伟在这些“幽灵”热特性的位置放置其他物体,因此整个场景看起来没出现什么改变。邱成伟称被隐藏的物体(实际上就是一个铜柱)为“男人”,称那些幽灵物体(其实就是绝缘体)为“女人”。有了这件隐身斗篷,男人就在女人堆里消失了。
作者:Neil Savage
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