據國外媒體報道，無論是科學家還是哈利-波特迷都希望擁有一件和小哈利一樣的隱形斗篷。現在，我們距離這一夢想更近一步。美國杜克大學的一支研究小組揭開了一款新型現實版隱形斗篷的神秘面紗，聲稱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。現在，美國杜克大學的研究人員研制出迄今為止性能最高的隱形斗篷
杜克大學的研究員內森-蘭迪展示新研制的隱形裝置，首次讓物體實現完美隱形
采用超材料的隱形斗篷，能夠讓微波束發生彎曲，繞過物體，進而達到隱形效果 新型隱形斗篷允許杜克大學的研究人員第一次實現物體的完美遁形。實驗中，他們讓一個幾厘米的圓柱體在微波環境下隱形。目前，全世界有多個研究團隊正在研發隱形斗篷，希望讓這項因小魔法師哈利而越發受人追捧的技術早日成為現實。不過，研發隱形斗篷面臨很多挑戰，當前還很難做到完全不反射光線。 杜克大學的研究人員在《自然-材料》雜志發表的一篇研究論文描述了如用利用一個菱形斗篷實現完美隱形。不過，這項技術距離哈利使用的隱形斗篷仍有一段距離，只能在一個方向實現隱形。研究小組指出他們很難做到在可見光環境下隱形。2006年，杜克大學的研究人員報告稱研制出世界上第一個功能性隱形斗篷，但并不完美。現在，杜克實驗室的一名科學家提出了一種新設計，能夠解決原型面臨的一個重大問題。 杜克大學在研發超材料方面擁有豐富的經驗。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物體，只讓它們在物體的另一側出現，就好像穿過一個空無的空間，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。觀察者能夠看透玻璃，但同時也能注意到玻璃的存在，原因就在于玻璃表面反射光線。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，玻璃纖維經過銅蝕刻。蘭迪的斗篷采用類似的設計，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)見方，形成菱形，中間為空區。光線等任何類型的波都能被表面反射或者吸收，或者兩種現象同時發生。 在早期的隱形斗篷實驗中，微波中少數能量被吸引，但還不足以影響整體隱形性能。杜克大學研制的隱形斗篷被分為4個象限。蘭迪指出早期隱形斗篷的反射往往發生在超材料邊緣和內部及周邊角落。他說：“斗篷的每一個象限往往在交叉點和角落出現空區或者盲點。經過大量計算，我們認為我們可以通過移動每一條帶，與每一個界面的鏡像相融合的方式來修正這種現象。采用這種設計研制的隱形斗篷達到很好的隱形效果。這種斗篷將光線分割成兩種波，在中央繞過物體，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。這一點非常重要，因為每一次彎曲都會削弱光纖內的波。目前，研究人員正在進行實驗，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”---光波繞著走 美國研究人員制出一款升級版“隱身斗篷”，成功地讓一個小型圓柱體避過微波探測。這是研究人員首次讓物體在微波頻段完全隱于無形，標志著隱身技術更上一層樓。 “隱身”原理 視覺隱身技術原理研究始于2006年。當年，美國杜克大學的戴維·舒里希和戴維·史密斯以及英國倫敦帝國學院的約翰·彭德里在《科學》雜志提出“變換光學”理論，通過引導光波等“轉向”實現隱身。 人之所以能看到物體，是因為物體阻擋了光波通過。如果有一種材料敷在物體表面，能引著被物體阻擋的光波“繞著走”，那么光線就似乎沒有受到任何阻擋。在觀察者看來，物體變得“不存在”，即實現視覺隱身。 這一理論稍后獲得證實。科學界隨即掀起“隱身斗篷”研究熱，開發各種能夠“扭曲”光線的超材料。不過，理論上的完全隱身一直未獲實現，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·蘭迪開發出一款新型“隱身斗篷”，呈鉆石形，蓋住一個直徑7.5厘米、高1厘米的圓柱體，使微波“繞著走”，沒有絲毫光線反射。 英國廣播公司（BBC）12日援引史密斯的話報道：“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非常差，但這一件可能相當有用。” 研究報告由英國學術期刊《自然—材料》發表。 并不完美 不過，這種“隱身斗篷”并不完美。首先，物體隱身效果只能就一個方向而言，如果從另一側看，仍能見到物體。 “這就像《愛麗絲夢游仙境》中的撲克人一樣，”史密斯說，“當他們轉一個方向，你看不見他們，但如果你從另一個方向看去，就能發現他們。” 此外，這件“斗篷”在微波頻段才起隱身作用，無法運用于所有頻段的光波。 微波在不少領域發揮著重要作用，包括移動通信和雷達。改進隱身材料，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”，移動通信領域中則有助減少某些物體對通信的阻礙。 |
