by Fujia, 水龙吟

第二十五期  来自隐身人的挑战

隐身人读者来信第一期

隐身人读者来信第二期

隐身人获奖答案及评议

（一）隐身的幻想

图1 哈里波特隐身图

也许你曾经梦想穿越国王十字架火车站的九又四分之三站台，进入蜂蜜色的城堡霍格沃茨学院，披上属于自己的隐身斗篷，与伏地魔殊死搏斗；也许你还曾幻想来自未来世界的小叮当会突然从书桌抽屉跳出，从他无所不能的口袋里掏出一件隐身衣，让你自由穿梭于梦想世界。。。

图2 珀尔修斯手刃美杜莎的照片，Fujia摄于梵蒂冈

遍寻古今中外，隐身的故事伴随着创造者的奇思妙想而层出不穷，各种千奇百怪的隐身方法亦是异彩纷呈。古希腊就流传着珀尔修斯(Perseus)隐身手刃女妖美杜莎（Medusa）的神话。中国古代亦有孙悟空使个隐身法偷蟠桃宴的仙酒，太乙真人为哪吒手绘隐身符瞒过东海龙王等神奇故事。现代游戏里也会借用各种各样的“隐身”概念，在游戏中添加“隐形药水”、“隐身草”等等隐身手段和道具。

梦想家们可以忽略幻想与现实间的巨大落差，让想象力展翅翱翔，好在有科学家们一直埋头苦干，试图填补这一沟壑，在现实世界里为人们的美梦找到坚实的基础。一直以来，世界各地的探索者们孜孜不倦的研究各种可能的隐身方法。其中虽然不乏像神符或咒语这等只可一笑置之的隐身术，但许多看似异想天开的隐身故事里，似乎隐藏着缜密的科学原理。

图3 威尔斯的《隐身人》

威尔斯笔下的隐身药水，一直为科幻迷所津津乐道。这种奇药可使身体组织丧失颜色，变的透明,进而消失不见。虽然这个科学过程被小说家忽略了，但我们可以略微猜想，这其中一定发生了许多生化反应，人体内的蛋白质等大分子变得不再可见。

而这一点在现代科学中仍然极难实现。蛋白质大分子对生物体的生存至为重要，而其颜色与可以吸收与散射光线的特性，与其本身的生化性质息息相关。如果人类尝试着改变自身分子的光学性能，无异于自掘坟墓。

《魔戒》中，精灵女王送给哈比人的斗篷可以让他们和周围环境融为一体，实现“拟态隐身”。这种“经济有效”的方法在自然界里以保护色、拟态等形式广泛存在。田野中的变色龙，深海里的八爪鱼、比目鱼，都是个中高手，它们的身体可以跟随环境的变化而改变颜色甚至形态，使外界难以辨认。

图4 比目鱼改变颜色？适应外界环境

图5 八爪鱼照片，八爪鱼改变自身形态模仿其他生物。左侧为八爪鱼的模仿，右侧为真实生物

图6 八爪鱼照片，Fujia摄于伦敦动物园

如此神奇的现象自然不会被敏锐的人类错过。从江湖中的夜行侠，到苦修的忍者，都有着传说中的隐身功夫。在科学界，各式变色纤维等材料的研究层出不穷，艺术家们也来凑热闹，利用这种“隐身”的原理来设计作品。

图7 日本忍者可以借助外界、衣物、屏息等等方式“隐形”，动画片《忍者神龟》就是借用了“忍者”的思想。

图8-1 荷兰艺术家德塞伊•帕尔曼的隐身摄影作品，以化装，改变造型等方法将模特隐入背景颜色中

图8-2 荷兰艺术家德塞伊•帕尔曼的隐身摄影作品，以化装，改变造型等方法将模特隐入背景颜色中

图8-3 荷兰艺术家德塞伊•帕尔曼的隐身摄影作品，以化装，改变造型等方法将模特隐入背景颜色中

然而，这一种隐身方法有着与生俱来的弱点：隐身人不可有任何动作，不能与外界有任何触碰。即便“隐身人”天生擅长玩“你我都是木头人”的游戏，也只能骗过眼神不好的观众。如果只是沿着这个方向走下去，我们隐身的梦想还相当的遥远。

（二）隐身的原理

隐身衣何以隐身？追本溯源，或许我们应该问，我们为何能看见物体？

南京大学物理系祝世宁院士从事隐身衣研究多年，他曾在回答记者时解释说，“人之所以能看到物体，是因为光射到物体上后会被阻挡并反射到人的眼睛里。”人们可以通过反射或散射的光“看到”物体。那么隐身衣如何隐身，便是一个光学问题。

我们希望隐身衣达到的效果是，当光经过需要隐身的物体时，就像该物体完全不存在一样。那么，物体对光的作用必须消失，减少反射，还原光线的传播方式，将物体背后的信息传递给观众。简单的说，就是光线碰到物体能拐个弯，然后回到原来的传播方向，那么在物体前方的人看到的就是物体背后的景象。

自公元60年希腊数学家希罗（Hero of Alexandria）起，人类不停地探索光的传播原理。1662年，法国数学家费马（Pierre de Fermat）所提出的费马定理，告诉我们光线以最短距离--直线在空间内传播，这个妇孺皆知、广泛进入中小学物理课本的定理，似乎为让光线绕着物体“拐弯”的隐身衣判定了死刑。虽然其折射定律也告诉我们在介质中光线会弯曲，然而天然材料根本无法实现“隐身衣”对光线的弯曲要求。

两百多年后的1916年，爱因斯坦提出的广义相对论又为隐身衣的理论带来了另外一丝曙光。爱因斯坦认为，如果空间可以被扭曲，则空间内两点间最短距离则不一定为直线，于是光线可以沿着这一扭曲的路径，绕过巨大的天体弯曲前进。《神奇四侠》里苏姗隐身的方法便接近如此。吴伯泽的一篇科幻小说《隐身衣》更加清晰的说明了利用广义相对论实现隐身衣的构想：故事里主角发明了一种隐身衣，一通电就可以产生巨大的力场，实现广义相对论要求的情况，让光线绕行。

图9 电影《神奇四侠》苏珊，隐形的透明人

然而这种隐身理论有很大的局限性，广义相对论中需要质量很大的物体，比如黑洞、太阳等庞大天体才能较大程度上弯曲光线，而且空间的扭曲不能人为控制。纵使科学巨人如爱因斯坦，也无法设计出能用以控制光线弯曲与否的奇妙开关。难以想象这种“力场”隐身衣会造成什么后果。

那么制造大型隐身衣，甚至隐身黑洞呢？在《星际迷航》里，罗慕伦人可以创造一个神秘的空间，将庞大的星际战舰隐于其中。虽然人类没有长耳朵与吊梢眉，但我们的科学家毫不逊色。杜克大学(Duke University)电子与计算机工程系的史密斯教授(David R Smith)在其科研小组网页上展示了如下的动态动画。

且让我们想象有一个奇异的空间，动画显示所有的光线按照动画中的格子线行进。如果我们可以控制压缩或扩展这个空间，一个崭新的黑洞便可以打开，引领我们到从未存在过的世界。而所有的光线只能绕开黑洞向前行进。这将是名副其实的隐身技术！

但千万别忘了，为了隐身罗慕伦人可是付出了不能使用武器的代价的。创造这样一个黑洞需要的能量大得难以想象。遗憾的是，我们既没有无穷的能量，也不可能随身携带黑洞出门逛街。这种思路的隐身“衣”只停留在科幻小说、电影与人类的梦想中。

史密斯教授拥有其他的办法。人类也许无法扭曲空间，电磁场却是可以被扭曲的。如同将筷子插进水中便可见其扭曲，隐身只是类似海市蜃楼般的光学幻觉。如同树叶落入水流旋涡便不可见，隐身衣便是制造了个光线旋流，隐藏了其中的物体。

随着材料科学发展的日新月异，近十年来迅猛发展的超材料（metamaterial）研究帮助科学家梦想成真，这些自然界闻所未闻的人工材料，终于为隐身衣轰轰烈烈的上台揭开了帷幕。
（未完待续）

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