隱身衣將成現實?科學家首次研製完全隱形裝置
2020-11-22 網易科技網易科技訊7月1日消息，這看起來像是純粹的幻想，但是哈利·波特類型的隱形衣距離現實更近一步了！目前，加拿大科學家最新研製一種隱形裝置，能夠首次實現物體「完全消失」，即使在自然光線環境下。
在此之前，類似哈利·波特隱形衣的隱身裝置相繼以失敗告終，因為它們無法在所有光線波長範圍內工作。最新研製的「光譜隱身設備」與眾不同，因為它通過消除光波穿過物體時的殘留痕跡而實現。
當光線照射在物體上，某些顏色的能量會被光纖層轉移，最終，抵達觀察者視線的光波幾乎與另一側的光線完全相同，從而導致物體在白天「消失隱形」。
研究人員聲稱，除了能夠讓人們隱身之外，這一創新技術將為防雷達探測飛行器和防黑客網絡電纜奠定基礎。長期以來，人們對隱形技術倍加青睞，從赫伯特·喬治·威爾斯(HG Wells)創作的科幻小說《隱形人》，到經典之作《星際迷航》，物理學家在現實生活中也試圖將科幻情節轉變成為現實。
目前，加拿大科學家使用的是超材料(metamaterials)，它可以彎曲物體周圍的光線，這種技術能夠應對一系列不同頻率，例如：光線的不同顏色。同時，該技術還能扭曲光波，從而使人們認為研究結果難以置信。
來自加拿大國家科學研究所的研究人員試圖解決這個問題。人們日常生活中接觸到的光線，從紅色至藍色，涉及到一個較大的波長範圍，所有可見物體都會反射小部分波長，這主要取決於它們呈現的顏色。
最新研製的「光譜隱身裝置」通過選擇性轉移光譜中某些顏色的能量至其它顏色，匹配物體反射掩蓋的色彩，該裝置可以物體處於隱形之中。舉例說明，如果這個物體是綠色的，它將轉換任何綠色光線波長至藍色光線波長，從而掩蓋綠色物體的存在。
一旦光線穿過該物體，隱形裝置之後恢復光線，使其返回最初狀態，因此這種幹擾變化並未被探測到。從事這項研究工作的何塞·阿扎那(Jose Azana)教授說：「我們的研究工作代表了隱形衣探索之路的重大突破！我們的目標是通過傳播照明光波穿過物體而未探測到變形扭曲，使觀察物體在現實寬波段照明下完全隱形，就像物體和隱形衣並不存在一樣。當你觀察一個物體，你事實上看到的是該物體改變與其交互光波能量的方式。」
多數隱形衣的實現方法涉及到改變光線路徑，因此光波在物體周圍傳播，而不是穿過物體。其它一種方法叫做「臨時隱身」，篡改光線擴散速度，從而使目標對象暫時隱藏起來，它在規定的時間內將穿過光束。
在以上方法中，不同顏色入射光線必須沿著不同的路徑穿過隱形裝置，從而花費大量時間到達它們的目的地。光線波長輪廓的改變可由觀測人員明顯觀測到，有時其改變狀況並不符合之前的預想。
並未參與這項研究的科學家路易斯·羅梅羅·科爾特斯(Luis Romero Cortes)強調稱，傳統隱身方案依賴於改變被隱形物體周圍照明的傳播路徑，通過這種方式，不同顏色需要不同時間來穿過這種隱形裝置，導致早期探測結果扭曲失真，並暴露了隱形裝置的存在。當前加拿大科學家阿扎那提出最新解決方案通過允許光波穿過目標物體，而不是圍繞目標物體，從而有效避免了這些問題，同時避免了光波和對象目標物體之間發生的任何交互作用。
研究小組在光線照射一個光學濾光器之後對其進行隱形，從而證實了這個概念，光學濾光器是一種有選擇性地傳輸不同波長的光學裝置。該隱形裝置是由叫做色散光纖(Dispersive optical fibre)和時間相位調製器構成，將它們放置在濾光器的前面和後面。
色散光纖將迫使一束光線(實際上是光波)以不同速度傳播，過程中將其分解成不色的顏色，就像稜鏡效果一樣。時間相位調製器修改光線的光學頻率，依據光波何時穿過該裝置，允許它改變一種顏色至另一種顏色。
這種光譜隱形裝置可以將光波轉換為不同頻率範圍，之後被光學濾光器吸收，當光波從濾光器另一側溢出時，能夠完全逆轉這個過程。
這看上去好像雷射脈衝轟擊在一個不吸收光線的介質，也就是說，光線似乎能在沒有任何幹擾的情況下穿過物體。該裝置還可以在隱形效果之外的領域找到相關應用。例如：有選擇地消除或者恢復寬頻帶波中的顏色，允許更多的電信數據傳輸，從而減少信息擁擠阻塞現象。同時，它也可以用於防止竊聽者通過探查無寬頻光線的纖維光學網絡，收集重要信息數據。目前，這項研究的完整報告內容發表在近期出版的《光學設計雜誌(Optica)》上。（卡麥拉）
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