科學家們製造了一種新型隱形鬥篷

2021-01-20 DeepTech深科技



電影《哈利波特》中出現的「隱身鬥篷」相信是魔法迷、科幻迷以及技術宅的夢想吧,但是,畢竟那只是小說。事實上,在光與影中將真實的物體直接藏匿起來真的很難。


具體而言,光在均勻介質中沿直線傳播的特性,使得直接將物體在光場中藏匿起來幾乎難於登天。然而就有這麼一群人,劍走偏鋒——來自西班牙那瓦拉公立大學(the Public University of Navarre)以及瓦倫西亞理工大學(the Universitat Politècnica de València)的研究團隊,他們巧妙地應用折光原理,將物體藏匿於光影之中。



此項研究成果已被發表在《Physical Review A》上,研究內容以隱形技術的仿真實驗為主。他們在物體周圍設置了擴散係數很高的氣體,並發現這樣能夠將物體隱藏起來。原理上來說,這種氣體十分特殊,能將光「彎曲」並繞過物體,將物體之後的景象呈現在我們眼前。


來那瓦拉公立大學的巴赫蒂亞爾·歐來茲巴亞文(Bakhtiyar Orazbayev)是文章的第一作者,他顯然對自己的研究成果很滿意, 自豪地解釋道:「原理其實很簡單的,我們需要的就只是兩種有特定擴散係數的材料,經過精確設計,我們就能得到擁有隱身能力的鬥篷。只要將它圍繞在物體周圍,物體就會看不見。我們甚至能獲得完美的隱身效果,不過只能在特殊氣體中。」


隱身鬥篷模型


技術難點


正所謂科研發文一時爽,背後艱辛何人知,科研的難度遠比我們想像的大。


隱身鬥篷的研究,需要同時突破基礎理論以及應用的技術難點。作為研究團隊的一員,亞歷山大·馬丁內斯-阿庇兒塔(Alejandro Martínez-Abiétar)指出:「我們的隱身鬥篷雖然有一定的隱身能力,但是在有些條件下的效果並不是很好,例如當物體被短脈衝光照射的時候。我們將嘗試結合變換光學(transformation optics)的原理,找到適合製作鬥篷的材料。」


編者註:變換光學的核心就是一種特殊材料——超材料(Metamaterial),其中包括擁有負折射率的材料,能將我們原有的認知顛覆:



科研是一方面,應用又是另外一方面。他們的研究最終會不會導致《哈利波特》中隱身鬥篷的面世呢?我們不得而知。但是他們的研究將對光學理論研究以及光學材料應用技術產生深遠的影響,將會推動光學通信技術、隱形飛機甚至下一代太陽能電池的研究。

 

研究人員指出:「除了已經說過的難點,其實還有一個,那就是我們的鬥篷在通訊系統中或者圖像成像系統中的應用效果不佳。因為在這些應用中,光的幹涉會對鬥篷的隱身效果產生影響,特別是應用在擴散介質中。」


後記:其實「隱身術」是軍事偽裝的一項重要科技,具有很重要的戰略和戰術意義。小編的老爹曾是軍校偽裝專業的學生(星星臉),不僅投身偽裝事業,還成功「偽裝」追到了老媽。


老爹從小就告訴我偽裝分為戰術偽裝和戰略偽裝,戰術偽裝就是我們常說的「隱形飛機」、迷彩服以及反雷達探測技術;戰略偽裝就是利用策略將自己真正的戰略意圖偽裝起來,讓敵人做出錯誤判斷,例如著名的「諾曼第登陸」前夕盟軍採取的一系列「宣傳」工作,讓德軍錯誤地認為登陸地點不在諾曼第。


不過,不論從哪一個層面來說,偽裝的意義都是萬變不離其宗的——遲緩敵人意識到我方真正意圖或者動向,讓我方有充分的時間和機會來開展戰術以及戰略。隱身鬥篷其實也是這樣的意義,雖然現在的技術還並不能真正做到魔法世界的毫無破綻,但是我相信這樣的技術不久就將出現在軍事應用中。




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