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史上最强黑科技,依然骗你没商量

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隐身衣要突破技术瓶颈,还有很长的路要走,暂时还在概念阶段,无法投入实践运用。

本文系网易沸点工作室《哒哒》栏目(公众号:dadatime)出品,每周五期,聚焦年轻人关心的科普话题。

一个调查:童年时,你是否幻想过“如果我有隐身术”?

结果显而易见,回答“没有”的朋友万里挑一。

隐身术自古就没掉出超能力幻想列表TOP5,从孙悟空到哈利·波特,牛人们的标配之一就是隐身术。

当我们费尽心机想要接近心爱的姑娘时,当我们太爱橱窗里的某样商品却没钱时,无论动机是否正确,谁不想拥有一件隐身衣?

真真假假量子隐身衣

近段时间,网上热传一段“国产量子隐身衣”的视频,视频中的大爷手持一块透明塑料布,当布挡住身体时,人竟然瞬间消失。


“国产量子隐身衣”视频截图

如果这段视频没有作假,可以看出人类对隐身衣的研究技术已经相当成熟。乐观预测,离人手一件不远了。

然而很遗憾,这段视频不仅作了假,而且做得非常粗制滥造。

一家特效电影公司制作总监看完这段视频后表示,它是通过后期抠像技术合成的,有不少视频后期合成软件都可以做出这样的效果。

所谓的“隐身衣”,其实只是一块绿幕。布面上有一些闪光点,可以作为拍摄和后期抠像的定位点。

拍摄两段视频,其中一段将需要隐身的部位遮挡。后期再利用定位点将绿幕部分抠除,就可以达到所谓的隐身效果。

这种技术已经在电影中普遍使用,我们看到的很多超现实景象都要归功于片场的绿幕。

一些网友也眼尖地发现,视频中老大爷“脚踢动的叶子在晃,但是布里的叶子不晃”。也证实了该视频并非纯天然的,而是两个视频拼接而成。

实际上,这已经不是“隐身衣”第一次引起热议了。网上的所谓“隐身衣”视频也不在少数,但大多数都是后期合成的功劳。

比如下面的动图中,一位父亲给儿子穿上了“隐身衣”,在视频的最后,这件“隐身衣”现出原形——同样是一块绿布。

早在2012年12月初,英国《每日邮报》报道,加拿大Hyperstealth生物技术公司表示,他们已经研制出量子隐身衣,并通过了美国和加拿大军方的测试,得到了美军方支持。

报道称,这种面料被命名为“量子隐形伪装材料”,通过弯曲光线达到隐形目的。

该公司CEO盖伊·克拉默说,它的效果类似于哈利波特的隐形斗篷,甚至可以躲过夜视镜的观察。


人趴在地上可以实现隐形 | 中国新闻网

不过,由于该公司声称研究过于机密,拒绝对外提供实际样品和详细信息,只靠天花乱坠的描述,使得许多专业人士半信半疑。

《每日邮报》向美国国防部求证,也未得到回应。

至今,这家加拿大公司仍未公开“量子隐身衣”的真容。

近年来,一些表示研制出了“量子隐身衣”的公司也都缺乏实际成果的证明。量子隐身衣的发明,始终停留在“宣称”的阶段。

隐身衣研究到哪一步了

要追溯隐身衣技术研究的起点,我们可能无从下手,但人类对这种技术的幻想可以追溯到几千年前。

“一叶障目”的典故出自中国古代最早的笑话专书《笑林》,讲述了楚人异想天开地以为找到能够隐身的叶子,结果偷东西被捉住的故事。


儿童睡前小故事《一叶障目》动画截图

在现代科学尤其是物理学得到充分发展后,人类开始使用科学手段进行隐身技术的研究。

隐形技术第一次在现代武器装备中问世是在奥匈帝国。

1912年时军方试飞了一架“鸽式”单翼飞机,因为使用特殊材料,当飞机高度达到300米后,几乎透明的机身与天空融为一体,地面上的人们难以用肉眼观察。

二战期间,随着雷达的问世,各国更加致力于制造反探测隐形技术。

1975年,美国洛克希德公司开始研制现代隐形飞机。1981年,美国诺思洛普公司开始研制B一2型隐形轰炸机。

此后,美国隐形飞机技术越来越成熟,在海湾战争、阿富汗反恐行动中,隐形飞机是空中轰炸人物的绝对主角。


美国空军F-35第四代隐形战斗机 | 视觉中国

不过,现代武器中的“隐形”技术一般指的是使装备在红外探测设备下难以被发现,而不是我们脑海中的肉眼隐形。

不同于红外隐形,可见光隐形需要让光线全部穿透该物体,但这又根本无法实现。那么我们该如何实现“隐身”?

直至2006年,英国伦敦帝国学院科学家潘德利(J.B.Pendry)教授及苏格兰圣安德鲁大学物理学家奥哈茨等人在《科学》杂志上发表文章,提出他们所构想的隐身衣基础理论,才算真正开启了隐身衣研究的大门

据潘德利教授描述,我们可以改造隐身衣材料表面的折射率,使它既不反射也不吸收电磁波,从而使电磁波绕过被隐身的区域,物体就完全隐形了。


潘德利教授论文配图

潘德利教授的理论在学界引起了轩然大波,自那以后,物理学家们根据这个殿堂级理论找到了明确的研究方向,隐身衣的研究轰轰烈烈地开始了。

仅4个月后,美国杜克大学的史密斯教授小组也在《科学》上发表论文,他们与潘德利教授合作,使用铜金属与玻璃纤维制造出了一卷甜甜圈似的圆环隐身材料。


在实验中,微波完美地绕过了这个“甜甜圈”,汇聚到了另一侧。

但是,这种材料仅仅适用于特定波段的电磁波,要骗过可见光,技术难度就要大得多了。

为了简化参数,实现宽频带的隐身衣,潘德利等人在2008年提出了地毯式隐身衣概念。

顾名思义,这种隐身衣就像一张地毯,物体躲在下面,对于上面的观察者来说,看到的效果就像平整的地面一样,由此可以使物体隐身。

2009年,美国杜克大学的史密斯研究组研制出了一种新型地毯式隐身衣。

同年,加州大学伯克利分校的张翔教授团队和美国康奈尔大学的里布森课题组也几乎同时实现了制成,“隐身衣”的研究越来越接近我们的构想。

不过,在简化了参数的同时,地毯式隐身衣也出现了一个缺点,即要求物体不能脱离地面,无法做到随心所欲地隐身所有物体。

要想制成脱离地面、可移动的完美隐身衣,还需要更加精细的参数和材料限制。

那么,该怎么改进隐身衣呢?

最后解决了这一难题的是浙江大学的陈红胜教授。2013年,陈红胜教授课题组在《自然》子刊上发表论文,表示他们已造出了可见光波段的生物隐形器件,并且这种隐身器件还能跟随生物活动,堪称完美隐形。

他们提出了一种可见光波段多边形隐身衣的设计方法,设计并简化了隐身衣各个部分的参数,最终制造出了可见光隐形装置。

这个隐形装置是一块六角形的柱状玻璃,实验中,他们把一只猫放进玻璃装置中间,在特定角度,光可以直接绕过猫继续出射,此时猫就在肉眼中完全隐形了

同时,隐形装置还具有“防水”功能,除了猫,在鱼缸中,它同样也能让金鱼消失不见,只留下身后的水草和石子。

当然,与我们想象的隐身衣比较,除了不够轻便,这个六角形装置还有很大的不完善之处。

例如它只能实现在特定角度上的隐形,正对六角形棱角的效果比其他角度好、多边形装置只有两个角度可以隐形等。


浙江大学研制出六边形柱状隐身衣 | 中国评论新闻网

陈红胜教授表示,目前距隐身衣的大规模应用还非常遥远,可见光隐身如果要有较好的应用,必须能够宽频带、全方向、全极化工作。

要突破技术瓶颈,还有很长的路要走,暂时还在概念阶段,无法投入实践运用。

不过,正如陈红胜教授所说:“知道了隐身衣背后的物理机制,研究出像哈利·波特那样的魔法隐身斗篷就不再是梦想。”

或许某一天,我们真的能实现隐身衣人手一件的幻想。

军方和罪犯都爱它

隐身衣的概念被提出之后,有关它的道德争议就一直存在。

例如,一旦隐身衣诞生,军方可能是受益最大的一方,战争与其他军事活动将进入一个新的时代。

在获取情报、飞机等装备以及士兵自身的隐蔽方面,隐身衣都可以起到巨大作用。


2016珠海航展:中国新一代隐身战斗机歼-20飞机亮相 | 视觉中国

然而,正如美国犯罪纪实小说作者安妮·戴维斯所说,“现在我们总是提醒单身女性把车停在光线明亮的地方,取车前先看看周围有无可疑人物。如果隐形衣真的面世的话,这些措施会变得毫无用处。”

之前各种帖子中提到的有关偷窃、抢劫、强奸的各种防范措施,在隐身衣前变得无济于事,隐身衣必将成为犯罪组织梦寐以求的高科技武器。

如果拥有了隐身衣,许多人很难控制自己“不犯罪都对不起老天爷”的思想。

想象一下,如果我们干什么都不会被发现,道德和法律的约束也就失去了作用

在喜剧《家有儿女》中,小雨曾经得到过一件隐身衣,并肆无忌惮地用它来偷吃冰激凌。


《家有儿女》剧照

小雨的行为只是一个缩影,“偷吃零食”可能还不值一提,抢银行和杀人放火的罪犯,却从此在监控中也销声匿迹了。

针对这些顾虑,隐身衣研究领域著名学者史密斯教授指出:“在隐身衣面世前,还有大量的基础科学问题有待解决,现在就担心它的负面影响有点过早。”

当然,无需质疑的是,隐身衣的诞生将代表着人类科技的一次飞跃式进步

回到现在,在隐身衣尚未真正诞生之前,我们还是收起各种乱七八糟的想法吧。


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参考文献:

[1]D. Schurig, J. J. Mock, B. J. Justice, S. A. Cummer, J. B. Pendry, A. F. Starr, D. R. Smith.Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies[J].Science.2006,Vol. 314(5801):977-980

[2]Vahid Gholizadeh,Ali Rostami,Saeed Golmohammadi,Karim Abbasian and Alisa Javadi.Non singular material parameters for arbitrarily elliptical–cylindrical invisibility cloaks[J].Optik - International Journal for Light and Electron Optics. 2013(15):2174-2179

[3]Yangbo Xie,Huanyang Chen,Yadong Xu,Lin Zhu,Hongru Ma and Jian-Wen Dong.An Invisibility Cloak Using Silver Nanowires[J].Plasmonics.2011, Vol.6 (3):477-481

[4]Fischer Joachim,Ergin Tolga and Wegener Martin.Three-dimensional polarization-independent visible-frequency carpet invisibility cloak[J].Optics Letters.2011,Vol.36 (11):2059-2061

[5]加拿大成功研制“隐身衣”已获美军方支持[J].工业设计.2012(12):16

[6]余建斌.隐身衣 近了些[N].人民日报.2013-11-4

[7]单泠,周炜,宦建新.隐身衣研究领域“一个真正的进步”[N].科技日报.2013-11-4

[8]利用超材料构建三维隐身衣[J].科学观察.2010(06):68

[9]郑斌.基于均匀光学变换理论的可见光频段隐身器件研究[D].浙江大学硕士论文.2015

[10]马亮.未来“隐形衣”用啥面料?——浙江大学有望研制隐身衣物[J].中国纤检.2014(09):34-35

[11]黄辛.中美研究揭示液态隐身衣并非遥不可及[N].科学时报.2010-02-03

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