據國外媒體報道，無(wú)論是科學(xué)家還是哈利-波特迷都希望擁有一件和小哈利一樣的隱形斗篷�，F在，我們距離這一夢(mèng)想更近一步。美國杜克大學(xué)的一支研究小組揭開(kāi)了一款新型現實(shí)版隱形斗篷的神秘面紗，聲稱(chēng)這是當前最棒的隱形斗篷。2006年，這支研究小組研制出隱形斗篷原型。
魔幻片《哈利-波特》劇照�，F在，美國杜克大學(xué)的研究人員研制出迄今為止性能最高的隱形斗篷
杜克大學(xué)的研究員內森-蘭迪展示新研制的隱形裝置，首次讓物體實(shí)現完美隱形
采用超材料的隱形斗篷，能夠讓微波束發(fā)生彎曲，繞過(guò)物體，進(jìn)而達到隱形效果 新型隱形斗篷允許杜克大學(xué)的研究人員第一次實(shí)現物體的完美遁形。實(shí)驗中，他們讓一個(gè)幾厘米的圓柱體在微波環(huán)境下隱形。目前，全世界有多個(gè)研究團隊正在研發(fā)隱形斗篷，希望讓這項因小魔法師哈利而越發(fā)受人追捧的技術(shù)早日成為現實(shí)。不過(guò)，研發(fā)隱形斗篷面臨很多挑戰，當前還很難做到完全不反射光線(xiàn)。 杜克大學(xué)的研究人員在《自然-材料》雜志發(fā)表的一篇研究論文描述了如用利用一個(gè)菱形斗篷實(shí)現完美隱形。不過(guò)，這項技術(shù)距離哈利使用的隱形斗篷仍有一段距離，只能在一個(gè)方向實(shí)現隱形。研究小組指出他們很難做到在可見(jiàn)光環(huán)境下隱形。2006年，杜克大學(xué)的研究人員報告稱(chēng)研制出世界上第一個(gè)功能性隱形斗篷，但并不完美�，F在，杜克實(shí)驗室的一名科學(xué)家提出了一種新設計，能夠解決原型面臨的一個(gè)重大問(wèn)題。 杜克大學(xué)在研發(fā)超材料方面擁有豐富的經(jīng)驗。所謂的超材料就是指具備天然材料特性的人造材料。采用超材料的結構在設計上可以引導電磁波繞過(guò)物體，只讓它們在物體的另一側出現，就好像穿過(guò)一個(gè)空無(wú)的空間，達到讓物體隱形的效果。 參與隱形斗篷研制項目的研究生內森-蘭迪表示：“為了研制隱形斗篷，我們必須采用很多近似值，以便將錯綜復雜的超材料用于這種裝置。我們注意到由于裝置邊界反射導致的波流失現象。這就像透明玻璃的反射一樣。觀(guān)察者能夠看透玻璃，但同時(shí)也能注意到玻璃的存在，原因就在于玻璃表面反射光線(xiàn)。我們的目標是驗證隱形斗篷的基本原理，因此并不在意這些這種反射�！� 借助于一種不同的結構設計。蘭迪抑制了反射現象的發(fā)生。最初的隱形斗篷由相互交叉的平衡玻璃纖維帶構成，玻璃纖維經(jīng)過(guò)銅蝕刻。蘭迪的斗篷采用類(lèi)似的設計，但增加了銅帶以形成更復雜，性能更卓越的材料。這種裝置采用的銅帶大約兩英尺(約合60厘米)見(jiàn)方，形成菱形，中間為空區。光線(xiàn)等任何類(lèi)型的波都能被表面反射或者吸收，或者兩種現象同時(shí)發(fā)生。 在早期的隱形斗篷實(shí)驗中，微波中少數能量被吸引，但還不足以影響整體隱形性能。杜克大學(xué)研制的隱形斗篷被分為4個(gè)象限。蘭迪指出早期隱形斗篷的反射往往發(fā)生在超材料邊緣和內部及周邊角落。他說(shuō)：“斗篷的每一個(gè)象限往往在交叉點(diǎn)和角落出現空區或者盲點(diǎn)。經(jīng)過(guò)大量計算，我們認為我們可以通過(guò)移動(dòng)每一條帶，與每一個(gè)界面的鏡像相融合的方式來(lái)修正這種現象。采用這種設計研制的隱形斗篷達到很好的隱形效果。這種斗篷將光線(xiàn)分割成兩種波，在中央繞過(guò)物體，而后再次結合。每一種因反射出現的流失降至最低�！� 蘭迪指出這種設計不僅可以用于隱形斗篷，同時(shí)還有其他很多應用。例如，超材料能夠消除光纖的扭曲和旋轉，提高光纖的直度。這一點(diǎn)非常重要，因為每一次彎曲都會(huì )削弱光纖內的波。目前，研究人員正在進(jìn)行實(shí)驗，了解如何將這種原理用于研制三維裝置，與研制兩維裝置相比，三維裝置面臨更大挑戰。 “隱身斗篷”---光波繞著(zhù)走 美國研究人員制出一款升級版“隱身斗篷”，成功地讓一個(gè)小型圓柱體避過(guò)微波探測。這是研究人員首次讓物體在微波頻段完全隱于無(wú)形，標志著(zhù)隱身技術(shù)更上一層樓。 “隱身”原理 視覺(jué)隱身技術(shù)原理研究始于2006年。當年，美國杜克大學(xué)的戴維·舒里希和戴維·史密斯以及英國倫敦帝國學(xué)院的約翰·彭德里在《科學(xué)》雜志提出“變換光學(xué)”理論，通過(guò)引導光波等“轉向”實(shí)現隱身。 人之所以能看到物體，是因為物體阻擋了光波通過(guò)。如果有一種材料敷在物體表面，能引著(zhù)被物體阻擋的光波“繞著(zhù)走”，那么光線(xiàn)就似乎沒(méi)有受到任何阻擋。在觀(guān)察者看來(lái)，物體變得“不存在”，即實(shí)現視覺(jué)隱身。 這一理論稍后獲得證實(shí)�？茖W(xué)界隨即掀起“隱身斗篷”研究熱，開(kāi)發(fā)各種能夠“扭曲”光線(xiàn)的超材料。不過(guò)，理論上的完全隱身一直未獲實(shí)現，所有“斗篷”均反射一些入射光，致使“斗篷”下的物體不是隱于無(wú)形，而是呈現一片陰影。 “斗篷”升級 如今，史密斯教授和同事內森·蘭迪開(kāi)發(fā)出一款新型“隱身斗篷”，呈鉆石形，蓋住一個(gè)直徑7.5厘米、高1厘米的圓柱體，使微波“繞著(zhù)走”，沒(méi)有絲毫光線(xiàn)反射。 英國廣播公司（BBC）12日援引史密斯的話(huà)報道：“據我們所知，這是第一件完美‘扭曲’光波、讓你完全隱身的‘斗篷’�！� “我們2006年制作的‘隱身斗篷’作為一件微波裝置可以說(shuō)非常差，但這一件可能相當有用�！� 研究報告由英國學(xué)術(shù)期刊《自然—材料》發(fā)表。 并不完美 不過(guò)，這種“隱身斗篷”并不完美。首先，物體隱身效果只能就一個(gè)方向而言，如果從另一側看，仍能見(jiàn)到物體。 “這就像《愛(ài)麗絲夢(mèng)游仙境》中的撲克人一樣，”史密斯說(shuō)，“當他們轉一個(gè)方向，你看不見(jiàn)他們，但如果你從另一個(gè)方向看去，就能發(fā)現他們�！� 此外，這件“斗篷”在微波頻段才起隱身作用，無(wú)法運用于所有頻段的光波。 微波在不少領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要作用，包括移動(dòng)通信和雷達。改進(jìn)隱身材料，更好地扭曲微波，軍事上可以讓軍事設施、部隊等從敵人眼前“徹底消失”，移動(dòng)通信領(lǐng)域中則有助減少某些物體對通信的阻礙。 |
