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隐形术揭秘:来自主流科学界的不断探索

2010-04-26 09:27:58

来源:网易探索

  张翔(音)(美国加州大学伯克利分校及罗伦斯伯利克国家实验室)说他和其他一些人着眼于一种隐性材料,这种材料应该可以在可见光波长下生效,但这个现在还是秘密,不能说太多。他预告说:“它可以妨碍你,你能感觉到它,但你看不到它。”这条秘方需要更多的研究,他说,大约再过一年才能公之于众……或者更久。

  在印第安纳州的West Lafayette的普度大学,物理学家弗拉基米尔·沙拉耶夫(Vladimir Shalaev)很肯定他也能做到,并且很乐意谈谈这种材料(基本上,是镜子和空气),但他还不确定怎样实用化。(沙拉耶夫教授的论文发表了在《科学》上,国内权威媒体也出现过相关报道)

  康奈尔大学的物理学家迈克尔·利普森(Michal Lipson)和她的团队演示了一个“微型披风”,一个藏有方块的小型的、平的反射面。那个隆起的部分看起来和这块“毯子”的其他部分一样平。团队把这个提交到了《自然—光子学》上面。而张翔的伯利克团队做了同样的事情,在7月份的《自然—材料学》上报告了这一结果。“这就像我们在空间这块织物上扯开了一个口。”瓦伦丁说,“光不会跑那去。”

  这一年在《物理评论快报》,曾经在伯利克受训,香港科技大学的物理学家陈子廷(Che Ting Chan)所领导的团队描述了一种称为“远程隐形”的技术。这个装置不仅(从理论上)能使一个物体隐形,还能把设置在物体旁边(而不是周围)的装置隐形。团队的一篇论文提到,隐形,仅仅只是控制光线的第一步,它使一个物体看起来像是空气一样。团队宣称,更进一步,是一个物体看起来像是另一个物体也是可能的。比如说,把一个苹果变成一个香蕉。研究者们称这个分支为“光学幻象(illusion optics)”。

  这些理论有的只能在一个很窄的波长范围内有效,通常是在平面的、二维的空间设立的。很难找到一个了解这方面的人来断言永远不会出现一种能够把它和它的内容物隐藏在所有波长之中的装置——如果你在可见光下看不到,那么雷达、红外线、紫外线或者X光总有一种能够看到它。但是实际用途越来越乐观,这使得有很多资金来源推动研究。

  在美国,国家科技基金会的项目官员罗伯特·特鲁(Robert Trew)说,主要部门在支持这项工作——电子、通信和网络系统——已经有将近一千五百万美元的合同完成了,涵括了16个奖项。美国国防部高级防御研究计划(DARPA)已经支持这类研究10年了——起初是一种半隐蔽的披风(并不是很机密的东西,但同样不会在媒体上公开)。虽然很难得到确切的数字,但是 DARPA在这10年里大约在超颖材料上花费了五千万美金,其中包括隐形技术的研究。

  在间接提到隐形工程的时候,彭德利现在认为“大部分的工作很快就会走到暗处”。毕竟美国军方的钱,其他国家也一样,敏感的东西都是放在角落里的。

  延伸空间里的密洞

  虽然“隐形技术”作为一个名词已经赚足了公众的眼球,但在更广的范围里,它被称作变换光学(Translation Optics)。它的力量来源于麦克斯韦非凡的财产,用于描述光和其他电磁辐射行为的经典方程组。这个方程组是不变的,也就是说在不同的坐标系统中都是通用的。因此物理学家们能追踪当一个实物精确地弯曲成形状很不一样的物体——或者反过来时光的行为。一个无限小的点在一个数学空间内,没有光波对其造成影响。这个点可以转移到另一个坐标系统,从而扩展成为一个三维空间。但是这时还是没有光或者其他辐射可以看到这个空间。

  莱茵哈特在《科学》上那篇富有创意的论文将之描述为共形映射(conformal mapping)。就像地图制作者把地球仪上的地理位置覆盖到一个平板上一样——比如一个墨卡托投影——数学家可以吧一个物体的表面绘制到另一个物体上面,或者是使这两个物体的表面一样。而麦克斯韦方程组在那里仍然适用。

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