电子报
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- 第1466期

隐 身 衣





  但凡看过《哈利·波特》的同学,没有几个不羡慕哈利披着隐身斗蓬自由穿行在霍格沃茨魔法学校的。或许心里还会发狠地幻想,要是自己也穿件隐身衣行走在师大校园里,享受着自由欣赏美景的幸福,该会是怎样的景象……而这一切即将成为现实!
  近期,《欧洲物理新闻》 杂志在研究亮点栏目以 Arbitrarilyellipticalinvisiblecloaks(《任意轴比的椭圆形隐身大衣》)为题,报道了东南大学毫米波国家重点实验室崔铁军教授科研小组利用光学变换理论设计任意轴比的椭圆形隐身大衣的研究进展。崔铁军及其科研小组在深入研究前人设计的圆形隐身大衣基础上,从基于麦克斯韦方程形式不变性的光学变换原理出发,从理论上成功设计出了适合任意轴比的椭圆形隐身大衣。他们给出了这种隐身大衣所需材料的电磁参数表达式,并通过有限元方法进行了全波电磁仿真进行验证。仿真结果表明,他们所设计的椭圆形隐身大衣对任意角度入射的电磁波都有良好的隐身效果。
  “隐身衣”虽为近几年才逐渐风行的科学词汇,隐身技术可不是新鲜的科研领域———隐身技术早已在军事上成熟地被应用。美国在海湾战争中使用的 F-l17A隐形飞机具有良好的隐形性能,在海湾战争中,美军派出了 42架 F-117A隐形战斗机,出动 1300余架次,投弹约 2000吨,用仅占总数 2%架次的战斗机攻击了对方 40%的重要战略目标,自身没有受到任何损失。隐身衣问世正是源于类似隐形飞机的技术。
  早在 2005年,美国杜克大学和英国伦敦帝国学院科学家在《科学》 撰文称,他们已完成了视觉隐身技术的原理研究,即“引导光波等‘转向’”。人之所以能看到物体,是因为物体阻挡了光波通过。如果有一种材料敷在物体表面,能引着被物体阻挡的光波“绕着走”,那么光线就似乎没有受到任何阻挡。在观察者看来,物体就似乎变得“不存在”了,也就实现了视觉隐身。杜克大学教授戴维·史密斯等人说,要制造这种扭曲光波的材料,关键是材料的晶格结构特性,而不是其物质构成。他们从麦克斯韦方程出发,推导出了决定材料结构的一套方程式,人们可以按这套方程式来制造隐身材料。
  在后续研究中,英国利物浦大学铜柱“消失”实验成功验证了美国科学家隐身原理。利物浦大学的研究人员在使用计算机模型后证实,在隐形罩衣的覆盖下,光可以在物体上弯曲变形,同时不在物体上分散衍射。研究人员表示,在最理想的状况下,这种由特殊“元材料”制成的隐形罩衣和被其隐藏的物体都是看不见的。在进行隐形罩衣的实验时,利物浦大学的研究人员给一根铜柱穿上了隐形罩衣,而正如他们所预料的那样,这根铜柱竟然在他们眼前“消失”了,而他们变换了几个方向也都没有发现这根铜柱的踪影。他们同时也进一步发展了隐身原理研究:“隐形”就是利用了光的特性和物体的光反射原理。隐身衣使用的特殊材料,可以让雷达波、光线或者其它波绕过物体而不会反弹回来,进而达到看不见的效果。
  近期,日本东京大学教授推出了一款宽大外衣,人们只需穿上这件外衣,就可以让人“难以辨认”。事实上,这款名为“隐身衣”的发明并非是真正的隐身,它只是利用“视觉伪装”而达到让人无法辨明的目的。它是由回射性物质构成,具体的做法是在整个衣服上涂上了一层回射性物质,衣服上还装配了照相机。原理是将衣服后面的场景由摄影机拍摄下来,然后将图像转换到衣服前面的放映机上,再将影像投射到由特殊材料制成的衣料上。据称,这套技术引起了军事专家的极大注意,他们对是否能开发出一种帮助部队隐身的技术很感兴趣。
  在不久的将来,或许我们能真正穿上像哈利·波特的隐形斗篷一样的神奇隐身衣,自由穿梭在美丽的师大校园。
  然而,“隐身衣”出现,可能意味着世界秩序的混乱。“我在你对面和你说话,穿上‘隐身衣’,就消失了,这样的话,日常安全保护的代价实在太高了,隐身技术的出现将引起普通民众的恐慌。” 清华大学航空航天学院郑小平教授如是说。(罗超)