by Fujia, 水龙吟

（三）隐身衣的进展

隐身衣爱好者也许会收藏2006年6月23日出版的《科学》(Science)杂志。来自苏格兰圣安得鲁大学（University of St Andrews）的理论物理学家里奥哈茨（Ulf Leonhardt），与伦敦帝国学院(Imperial College London)的潘德利(J.B.Pendry)教授，分别在这一期顶尖学术刊物上发表论文，阐述他们对隐身衣理论基础的计算原理。

英国的这两位科学家，各自假设了电磁波如流水般在隐身材料表面流过，完全不受到隐于其中的物体的干扰，由此推导出隐身衣材料所需具备的光学参数。隐身衣的雏形已悄然出现。

4个月后的《科学》杂志，美国杜克大学的史密斯教授小组再次发表论文，向世人宣告微波隐身材料的诞生。他们运用潘德利教授的理论，巧妙设计了符合计算结果的隐身材料。在他们的实验中，他们采用铜金属与玻璃纤维，创造了一卷甜甜圈似的圆环材料。探测器所得到的信号表示，微波经过圆环，恍若无物地会聚到圆环的另一侧，如若清泉石上流，汇聚于石岩另一侧一般，不留痕迹。

（源自ＮＢＣ。水龙吟翻译制作字幕，yuaner校对）

然而，这样的设计只能针对某个波段的电磁波，效果也离罗慕伦人的隐身罩差了许多。2009年1月的《科学》杂志，史密斯教授小组的刘若鹏再次发表文章，将隐身衣所适宜的波段大幅度增大，但依然局限于对微波段光路的改变。一切才刚刚萌芽。

基于里奥哈茨教授的“共形映射”(Conformal mapping)理论基础，近年来隐身衣的研究依然如火如荼。2009年4月的<>(Nature Material)上，加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的张翔教授以及其团队发表了他们的最新发明，首次实现了隐身材料可以在接近可见光的近红外波段工作。

张翔教授小组制作了一个反射型“隐身衣”。他们在硅材料上钻很多纳米级长度的小孔，所制得的“隐身衣”覆盖于物体上，可使其背后物体不对光波形成任何的散射（如图）。时隔半月，康奈尔大学(Cornell University)的里布森(Michal Lipson)教授小组也发出了自己的论文，宣布他们采用如出一辙的办法，所制造的隐身材料的波段更加接近于可见光。

（如图所示，a为没有任何障碍物时的反射图，b为放了障碍物，反射的图因此有些扭曲，c图为加上“隐身衣”，此时的反射图重现了a的情形,图片来自Gabrielli 09论文）

隐身衣已经从幻想中的霍格沃茨学院中走进我们的现实世界。如同争夺魁地奇一般，科学家们为隐身衣的发展而激烈竞争，使得隐身衣的发展速度令人咋舌。从超材料兴起到隐身材料变为现实，不过短短10年时间。虽然已问世的隐身衣尚不能覆盖住一根手指，也依然无法实现对可见光的隐身。但其对于防辐射，屏蔽手机辐射等，会有许多应用意义。

（四）隐身衣的变种

就在欧美的科学家们还在为理论计算与材料制造大伤脑筋时，日本科学家田智前教授(Susumi Tachi)与其研究小组另辟蹊径，利用视觉伪装(Optical camouflage)技术，制造了另一种奇妙的“隐身衣”。

这种乍看非常神奇的隐身衣，似乎已经把哈利•波特的故事带到了现实。但如果你足够细心，便可发现其中破绽。事实上，这种隐身材料并不能遮挡光线，它仅仅是在衣服上涂抹了反射性材料，利用摄像机将人体身后的景象拍摄下来，联线电脑再投影到衣服上而已。看似以假乱真，实际谬以千里。

这样一个极具恶搞精神的发明其实也不简单。在衣服上涂抹的回射材料(retro-reflective material)上，布满了许多细小的玻璃晶须，当光线照射进回射材料上，无数的细小晶须如同棱镜一般，将入射光以入射的方向重新折射回空气中。人肉眼所见，则是反射回的明亮光线，几近透明。这种回射材料并不神秘。它早已广泛使用与交通标志、道路标识与许多夜光设施中。

当摄像机将摄制好的图象投影到回射材料上时，覆盖了回射材料的衣服便相当于投影布，将材料之后的影像完全展示出来。但这样的影像毕竟不同于周围环境的自然光。于是，科学家们又设计了一个特殊的镜子，使得投影的影像与环境影像紧密结合，观察者肉眼并不容易分辨。

这个在技术不算复杂的发明虽离我们定义的“隐身衣”相距甚远，但它依然有其现实意义。比如它可有助于飞行员降落飞机时看清驾驶舱地板，使医生进行外科手术时看清人体组织下的医疗仪器等。

（五）隐身衣的未来

如果完美的隐身衣终于有一天变成了现实，如果隐身衣已经成为超市中随意选择的商品，这样的世界将会如何？

我们都期盼着隐身，如同在MSN或QQ上换了个状态，就能不受任何打扰。我们希望有个清净的世界，如同杨绛说的“只求摆脱羁束，到处游历”。但世界并没有那么完美。

隐身衣也许很快就会成为为非作歹的工具。也许会成为未来战争的关键。也许会导致盗匪横生，内乱频繁，也许会使人心惶惶，也许人们之间不再有隐私，不再有信任，也许最基本的安全感都无法保证。毕竟隐身衣无论在科幻小说或现实运用中，无不用于人类互相倾轧，这样一个发明是否有反人类的嫌疑？“麻瓜”科学家们的心血结晶，是否是潜在的 “伏地魔”？

也许，隐身衣发明的利弊，本就是存乎一心。如同炸药、枪支等发明，其本身并没有是非，对错只在于使用它的人。如果可以人类的自控能力可以化解这些问题，隐身衣便可以成为一桩流芳万世的福祉。

也许我们完全不必如此杞人忧天，当隐身衣飞速发展时，反隐身技术也会随之迅猛前进，我们会需要到我们的Dr.You(加上那一期的连接）们的方法。也许不需要那么复杂，在地上洒一把面粉，就可以使隐身人现迹。也许，完美如科幻小说的隐身衣依然十分遥远。

且让我们心存希望，期盼隐身衣研究的更多进展，也期盼所有的忧虑并不成真。

（完）

Reference
1 Leonhardt, U. Optical conformal mapping. Science 312, 1777 (2006).
2 Liu, R. Broadband ground-plane cloak. Science 323, 366 (2009).
3 Pendry, J. B. Controlling electromagnetic fields. Science 312, 1780 (2006).
4 Schurig, D. Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies. Science 314, 977 (2006).
5 Soukoulis, C. M. Physics: negative refractive index at optical wavelengths. Science 315, 47 (2007).
6 Valentine, J. An optical cloak made of dielectrics. Nature Materials 8, 568 (2009).
7 Zhang, J. Cloak for multilayered and gradually changing media. Physical review. C, Nuclear physics 77, 35116 (2008).
8 Zhang, B. Extraordinary surface voltage effect in the invisibility cloak with an active device inside. Physical review letters 100, 63904 (2008).

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