隐形斗篷完美遁形
发布时间：2012-11-13 10:16
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据国外媒体报道，无论是科学家还是哈利-波特迷都希望拥有一件和小哈利一样的隐形斗篷。现在，我们距离这一梦想更近一步。美国杜克大学的一支研究小组揭开了一款新型现实版隐形斗篷的神秘面纱，声称这是当前最棒的隐形斗篷。2006年，这支研究小组研制出隐形斗篷原型。
魔幻片《哈利-波特》剧照。现在，美国杜克大学的研究人员研制出迄今为止性能最高的隐形斗篷 
杜克大学的研究员内森-兰迪展示新研制的隐形装置，首次让物体实现完美隐形 
采用超材料的隐形斗篷，能够让微波束发生弯曲，绕过物体，进而达到隐形效果 新型隐形斗篷允许杜克大学的研究人员第一次实现物体的完美遁形。实验中，他们让一个几厘米的圆柱体在微波环境下隐形。目前，全世界有多个研究团队正在研发隐形斗篷，希望让这项因小魔法师哈利而越发受人追捧的技术早日成为现实。不过，研发隐形斗篷面临很多挑战，当前还很难做到完全不反射光线。 杜克大学的研究人员在《自然-材料》杂志发表的一篇研究论文描述了如用利用一个菱形斗篷实现完美隐形。不过，这项技术距离哈利使用的隐形斗篷仍有一段距离，只能在一个方向实现隐形。研究小组指出他们很难做到在可见光环境下隐形。2006年，杜克大学的研究人员报告称研制出世界上第一个功能性隐形斗篷，但并不完美。现在，杜克实验室的一名科学家提出了一种新设计，能够解决原型面临的一个重大问题。 杜克大学在研发超材料方面拥有丰富的经验。所谓的超材料就是指具备天然材料特性的人造材料。采用超材料的结构在设计上可以引导电磁波绕过物体，只让它们在物体的另一侧出现，就好像穿过一个空无的空间，达到让物体隐形的效果。 参与隐形斗篷研制项目的研究生内森-兰迪表示：“为了研制隐形斗篷，我们必须采用很多近似值，以便将错综复杂的超材料用于这种装置。我们注意到由于装置边界反射导致的波流失现象。这就像透明玻璃的反射一样。观察者能够看透玻璃，但同时也能注意到玻璃的存在，原因就在于玻璃表面反射光线。我们的目标是验证隐形斗篷的基本原理，因此并不在意这些这种反射。” 借助于一种不同的结构设计。兰迪抑制了反射现象的发生。最初的隐形斗篷由相互交叉的平衡玻璃纤维带构成，玻璃纤维经过铜蚀刻。兰迪的斗篷采用类似的设计，但增加了铜带以形成更复杂，性能更卓越的材料。这种装置采用的铜带大约两英尺(约合60厘米)见方，形成菱形，中间为空区。光线等任何类型的波都能被表面反射或者吸收，或者两种现象同时发生。 在早期的隐形斗篷实验中，微波中少数能量被吸引，但还不足以影响整体隐形性能。杜克大学研制的隐形斗篷被分为4个象限。兰迪指出早期隐形斗篷的反射往往发生在超材料边缘和内部及周边角落。他说：“斗篷的每一个象限往往在交叉点和角落出现空区或者盲点。经过大量计算，我们认为我们可以通过移动每一条带，与每一个界面的镜像相融合的方式来修正这种现象。采用这种设计研制的隐形斗篷达到很好的隐形效果。这种斗篷将光线分割成两种波，在中央绕过物体，而后再次结合。每一种因反射出现的流失降至最低。” 兰迪指出这种设计不仅可以用于隐形斗篷，同时还有其他很多应用。例如，超材料能够消除光纤的扭曲和旋转，提高光纤的直度。这一点非常重要，因为每一次弯曲都会削弱光纤内的波。目前，研究人员正在进行实验，了解如何将这种原理用于研制三维装置，与研制两维装置相比，三维装置面临更大挑战。 “隐身斗篷”---光波绕着走 美国研究人员制出一款升级版“隐身斗篷”，成功地让一个小型圆柱体避过微波探测。这是研究人员首次让物体在微波频段完全隐于无形，标志着隐身技术更上一层楼。 “隐身”原理 视觉隐身技术原理研究始于2006年。当年，美国杜克大学的戴维·舒里希和戴维·史密斯以及英国伦敦帝国学院的约翰·彭德里在《科学》杂志提出“变换光学”理论，通过引导光波等“转向”实现隐身。 人之所以能看到物体，是因为物体阻挡了光波通过。如果有一种材料敷在物体表面，能引着被物体阻挡的光波“绕着走”，那么光线就似乎没有受到任何阻挡。在观察者看来，物体变得“不存在”，即实现视觉隐身。 这一理论稍后获得证实。科学界随即掀起“隐身斗篷”研究热，开发各种能够“扭曲”光线的超材料。不过，理论上的完全隐身一直未获实现，所有“斗篷”均反射一些入射光，致使“斗篷”下的物体不是隐于无形，而是呈现一片阴影。 “斗篷”升级 如今，史密斯教授和同事内森·兰迪开发出一款新型“隐身斗篷”，呈钻石形，盖住一个直径7.5厘米、高1厘米的圆柱体，使微波“绕着走”，没有丝毫光线反射。 英国广播公司（BBC）12日援引史密斯的话报道：“据我们所知，这是第一件完美‘扭曲’光波、让你完全隐身的‘斗篷’。” “我们2006年制作的‘隐身斗篷’作为一件微波装置可以说非常差，但这一件可能相当有用。” 研究报告由英国学术期刊《自然—材料》发表。 并不完美 不过，这种“隐身斗篷”并不完美。首先，物体隐身效果只能就一个方向而言，如果从另一侧看，仍能见到物体。 “这就像《爱丽丝梦游仙境》中的扑克人一样，”史密斯说，“当他们转一个方向，你看不见他们，但如果你从另一个方向看去，就能发现他们。” 此外，这件“斗篷”在微波频段才起隐身作用，无法运用于所有频段的光波。 微波在不少领域发挥着重要作用，包括移动通信和雷达。改进隐身材料，更好地扭曲微波，军事上可以让军事设施、部队等从敌人眼前“彻底消失”，移动通信领域中则有助减少某些物体对通信的阻碍。 |
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