[現(xiàn)實(shí)“死亡圣器”]死亡圣器

　　隨著“哈利?波特”系列終結(jié)篇的電影上映,作為“死亡圣器”之一,隱身斗篷再次為觀眾津津樂道。那么,現(xiàn)代科技可以實(shí)現(xiàn)多大程度的隱身呢? 　　 　　在《哈利?波特》的電影中,只要你穿著隱身斗篷,連死神都無法找到你。電影很夸張,但是,現(xiàn)在的科學(xué)家發(fā)現(xiàn),只要有一種對可見光的波長不起作用的新材料,隱身還真不難。
　　
　　換個(gè)角度就穿幫
　　迄今為止,現(xiàn)代科技實(shí)現(xiàn)隱身效果的途徑不外乎光學(xué)偽裝(Optical Camouflage)和超材料(Metamaterials)。
　　光學(xué)偽裝的簡單原理是,將人身后的場景錄制下來,再正面投射到人身上,從而造成人可以被看穿的錯(cuò)覺。超材料的技術(shù)則更為先進(jìn)。用這種結(jié)構(gòu)比光波更小的材料制做的斗篷,能使可見光繞過物體,就像水流繞過溪中的巖石一樣。
　　光學(xué)偽裝的背后是一種被稱作現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)(Augmented Reality)的系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)能將計(jì)算機(jī)生成的信息作為用戶的視覺信息補(bǔ)充。為了實(shí)現(xiàn)隱身效果,光學(xué)偽裝需要的設(shè)備包括:高度反光材料制作的外套、數(shù)碼攝像機(jī)、電腦、投影儀和特制的半鍍銀鏡板。
　　數(shù)碼攝像機(jī)用于捕捉人身后的場景,電腦隨即對這些捕捉到的影像進(jìn)行處理,使其在被投射時(shí)仍能保持真實(shí)感。投影儀接收了經(jīng)過電腦處理的影像后,通過針孔大小的光闌把它投射到鍍銀部分的鏡板上。鏡板再將光影完全反射到人身穿著的斗篷上面。反光材料做的斗篷又把光影直接反射回去。被反射回的光影穿過透明部分的鏡板,最終進(jìn)入到觀察者的眼中。經(jīng)過這樣一個(gè)過程之后,人身后的場景被前移,作為補(bǔ)充信息恰好填充了實(shí)際上被斗篷遮蓋住的部分。從觀察者的角度看,身著斗篷的人就像是隱形了。
　　這其中斗篷的反射能力是個(gè)關(guān)鍵因素。中學(xué)物理告訴我們,光線在不同物體結(jié)構(gòu)表面上的反射效果是有差別的。無論是平面上的鏡反射,還是粗糙面上的漫反射,都會造成反射光與入射光之間有一定角度。而照射到球體上的光線則會在反射時(shí)按原路返回,這就是逆反射現(xiàn)象。
　　隱身斗篷的高科技面料上覆蓋著成千上萬的小玻璃珠。這樣,站在光源處的觀察者就可以接收到更清晰的反射影像。光學(xué)偽裝所造成的隱身錯(cuò)覺也因而更真實(shí)。不過,這個(gè)系統(tǒng)最大的問題在于,觀察者必須站在特定的位置才能產(chǎn)生隱身錯(cuò)覺,稍微換個(gè)視線角度,穿著斗篷的人就會昭然若揭了。
　　
　　隱身也要“相對論”
　　要像哈利?波特那樣隱身,超材料為科學(xué)家們提供了一種更令人矚目的技術(shù)可能。超材料是一種比光的波長還小的微型人工結(jié)構(gòu),它具備的負(fù)電磁性可以影響到一個(gè)物體與電磁場之間的交互作用。
　　光波和聲波是人接收影像與聲音信息的媒介。如果我們能夠使這些媒介避開目標(biāo)物體,我們就相當(dāng)于讓目標(biāo)隱形了。
　　2006年,美國杜克大學(xué)的研究人員借鑒了一位英國理論物理學(xué)家的理論,制造出了一種可以扭轉(zhuǎn)微波的超材料。這種超材料中的扭轉(zhuǎn)元啟動后,可以引導(dǎo)特定頻率的微波繞過超材料的中心區(qū)域。一年之后,馬里蘭大學(xué)的科學(xué)家們制造出了一件10微米大小的隱身斗篷。這件微型斗篷使用了黃金制作的同心環(huán),并在里面注入了偏振青色光。這些同心環(huán)能將光線從內(nèi)裹物體上引導(dǎo)開,從而實(shí)現(xiàn)物體隱形。
　　但是這兩種超材料有一共同缺陷,它們都只能作用在單層二維空間中,在縱軸方向上,物體就無法被隱藏。2010年年初,德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院的科學(xué)家們研究出一種地毯斗篷,首次實(shí)現(xiàn)在三維空間里讓物體隱形。地毯斗篷的理論依據(jù)是,將物體隱藏在一塊突起物下,然后在突起物上放置一塊斗篷,這層光學(xué)特性經(jīng)過設(shè)計(jì)的超材料將光線折射,讓突起物看上去跟消失了一樣。
　　科學(xué)家們已經(jīng)制作出的地毯斗篷只有1微米高,而以現(xiàn)有的納米技術(shù),真正可用的三維地毯斗篷還有些遙遠(yuǎn)。但這并不妨礙科學(xué)家們在理論上對隱身斗篷進(jìn)行更多的想像。
　　英國倫敦帝國理工學(xué)院的科學(xué)家們認(rèn)為,如果加上時(shí)間這個(gè)維度,我們就可以制造出一個(gè)時(shí)空隱身斗篷,當(dāng)斗篷中的人做出一些行為時(shí),外部的觀察者卻不會有任何察覺。
　　理論上,這個(gè)四維隱身通道需要前后兩堵透明的墻。當(dāng)有人進(jìn)入這個(gè)通道之后,后墻將對從背后光源發(fā)出的光波進(jìn)行壓縮。而在這個(gè)人結(jié)束行為離開之后,前墻再將通過的光波延展,與外部光線完美結(jié)合。這樣就形成了一個(gè)時(shí)空上的盲點(diǎn)。如果這兩堵墻在此期間位置被移動,人的一次進(jìn)出,就會像是經(jīng)歷了一次時(shí)空轉(zhuǎn)移。
　　隱身斗篷的研究者法瓦羅(Alberto Favaro)解釋:“想象一下計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在滿是汽車的高速公路一樣的通道上移動。你想讓行人穿過并且又不阻斷交通,因此你將沒有到達(dá)路口的汽車減速,同時(shí)讓在路口或是已經(jīng)經(jīng)過路口的汽車加速,這樣就開辟了一條通道供行人穿過。同時(shí)路上的旁觀者只看到川流不息的車流�！�
　　在他們計(jì)算過程中突然出現(xiàn)的一個(gè)問題就是要加速被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并且還要不違背相對論。法瓦羅通過設(shè)計(jì)一種在時(shí)間和空間中呈現(xiàn)不同性質(zhì)的特殊材料而解決了這個(gè)問題,進(jìn)而促進(jìn)了斗篷的形成。

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