就在幾周前,美國杜克大學(xué)科學(xué)家們揭開了“隱身斗篷”的神秘面紗。披著這件斗篷,人們便無法看見隱者,甚至連一個(gè)只有5平方英寸大的物體也能輕松避過微波的探測,使只有在電視或小說里看到的神奇情景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。那么???
最近,科學(xué)家們找到了使物體周圍光線彎曲以達(dá)到隱形效果的辦法。這一技術(shù)關(guān)鍵在于所謂的“超材料”的合成。這種特異合成物的特性是由物質(zhì)結(jié)構(gòu)而非化學(xué)成分決定的。倫敦帝國學(xué)院的研究人員亨利?彭德利教授說,我們并非是從分子的角度而是超分子的角度考慮這個(gè)問題,通過制造這種納米級別的超材料,就可以改變它們與光相互作用的方式。
隱身衣并非天方夜譚
美國杜克大學(xué)科學(xué)家在幾周前宣布,他們揭開了“隱身衣”的神秘面紗,成功地讓一個(gè)面積為5平方英寸的物體避過了微波探測。這一隱形技術(shù)是通過將物體包裹在一種“超穎物質(zhì)”中實(shí)現(xiàn)的,這種物質(zhì)能改變微波的方向,使之繞過該物體。杜克大學(xué)研究人員表示,他們希望能夠開發(fā)出可以躲過其他類型的電磁輻射隱形衣,讓外裹隱形衣的區(qū)域甚至能夠躲過可見光。杜克大學(xué)博士后戴維介紹說,微波的運(yùn)動就像水流平穩(wěn)地流過一個(gè)光滑的石頭表面一樣。超穎物質(zhì)引導(dǎo)光線繞過物體表面,形成了一個(gè)空洞,因此光線就接觸不到或者說看不到這個(gè)空洞里面的物體。杜克大學(xué)工程師指出,非均勻復(fù)合材料的電磁特性都可以產(chǎn)生一種折射率可變的物質(zhì),阻擋電磁波進(jìn)入某個(gè)區(qū)域,從而實(shí)現(xiàn)隱形。射到隱形衣的光線流過隱藏的物體,繼續(xù)向另外的方向傳播。因此,隱形衣既不會反射光線,也不會產(chǎn)生影子。這次所展示的隱形衣采用了一排銅環(huán)和銅線,覆于玻璃纖維復(fù)合材料上。這些同心同面的環(huán)通過銅器件形狀的變化,將微波輻射光引導(dǎo)開來,繞過隱形衣的區(qū)域。
有這樣一則流傳很廣的老故事,講述的是第二次世界大戰(zhàn)打得如火如荼的時(shí)候,美國海軍實(shí)施了一項(xiàng)使軍艦隱形的秘密計(jì)劃。故事中說,科學(xué)家在美國艾爾德里奇號驅(qū)逐艦上安裝了一種特殊裝備,據(jù)說依據(jù)的原理是愛因斯坦的“磁場可以引起光線彎曲”的理論。為此,1943年10月科學(xué)家在費(fèi)城進(jìn)行了一場決定性的試驗(yàn):使軍艦周圍的光線彎曲,達(dá)到使軍艦隱形的效果???結(jié)果給艦上人員帶來了可怕后果,一些水兵精神失常了,另一些則消失得無影無蹤。
這個(gè)有關(guān)費(fèi)城試驗(yàn)的荒誕故事后來成為一本暢銷書并被拍成了電影。盡管這一荒誕離奇的故事經(jīng)不起推敲和仔細(xì)的調(diào)查,但仍被某些人認(rèn)為是真實(shí)的。然而艾爾德里奇軍艦上的人員卻沒有一位站出來證明它的真實(shí)性,實(shí)際上故事中提到的實(shí)驗(yàn)發(fā)生的時(shí)候,艾爾德里奇號驅(qū)逐艦正停泊在巴哈馬,愛因斯坦的研究工作也并未證實(shí)光線可以這樣發(fā)生彎曲。
關(guān)鍵在于隱身衣的材料
彭德利小組正在研究是否可以通過給一件物體上裹上一件超材料制作的“斗篷”,使其隱形。這件斗篷所用材料的結(jié)構(gòu)經(jīng)過了特別加工,能夠捕捉到上面的光線,并調(diào)整這件物體周圍光線的方向。由于沒有光線能從這件物體反射出來,它就成功地消失了。彭德利認(rèn)為利用該技術(shù),很快就能生產(chǎn)出他構(gòu)想的“隱形斗篷”。
聽上去讓人難以置信,但是今天有足夠的實(shí)例表明,一種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以影響它看上去的樣子。例如,產(chǎn)于南美洲的大閃蝶鮮艷的藍(lán)翅膀上并不含任何色素,它的顏色來自于光線的反射作用。
早在上世紀(jì)70年代,科學(xué)家就已在努力運(yùn)用這種技術(shù)以制造可以躲過雷達(dá)跟蹤的隱形飛機(jī)。根據(jù)該原理,將飛機(jī)外殼的反射層分開幾厘米,那么從一層上反射的雷達(dá)電波就將被另一層上反射來的電波所抵消。然而,這種效果只對一種波長起作用,結(jié)果證明并不實(shí)用。
現(xiàn)代隱形飛機(jī)之所以能躲過雷達(dá)的跟蹤,是因?yàn)槭褂昧艘环N特殊的含有金屬粒子的涂層,以吸收雷達(dá)發(fā)射出的能量。這些金屬粒子發(fā)揮著“天線”的作用。彭德利說,使用反雷達(dá)敷層材料就好比將某些東西涂成黑色。從這個(gè)物體上你得不到任何雷達(dá)回波,但你卻可以發(fā)現(xiàn)空洞在那里。一個(gè)隱形的好辦法將是轉(zhuǎn)移一個(gè)物體周圍的雷達(dá)波和光波,從而隱去它存在的任何跡象。這正是超材料所發(fā)揮的作用。彭德利領(lǐng)導(dǎo)的小組已經(jīng)展示了使塵埃微粒突然隱去的技術(shù)。
他預(yù)測那種使較大物體隱形的光學(xué)超材料在未來5年到10年就可以上市。他們將由嵌入非金屬基片的金屬構(gòu)成,這樣從微觀上看它們或許像嵌在塑料中的微型天線,這種天線仿效的是原子在物質(zhì)中發(fā)揮的作用。原子發(fā)揮著微小電偶極子的作用,改變了經(jīng)過它們附近的電磁波,如光線的性能。
欄目導(dǎo)航
內(nèi)容推薦
更多>2020-03-20
2019-06-05
2019-03-05
2018-10-10