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隱身何以誘惑我們?——從古老神話到超材料科技的隱形之路

誰不曾有過把自己藏起來的念想?古希臘神話中,珀爾修斯(Perseus)憑藉隱身之力手刃女妖美杜莎(Medusa);中國古代傳說裡,孫悟空施展隱身法偷喝蟠桃宴上的仙酒。這些帶著奇幻色彩的隱身術,無一不象徵著凡人難以企及的力量,散發著無窮的誘惑。

時至今日,《哈利·波特》的隱身斗篷依然延續著這份古老的渴望。現實生活中,我們也常常與「隱身」相遇:在QQ、MSN等聊天工具中,在開心網的虛擬菜園裡——躲在暗處窺看他人的動靜,或拿著剪刀潛入別家園子偷摘一束玫瑰。在虛擬世界裡,隱身如此輕而易舉,以至於我們幾乎忘了:科技界正殫精竭慮,在真正的隱身技術上取得突破性進展。

將於11月21日出版的《科學通訊》(Science News),封面便是一堵磚牆前若隱若現走過的隱形人。之所以選擇「隱身」作為封面話題,是因為英國皇家學會近日頒獎給蘇格蘭聖安德魯大學專攻隱身研究的物理學家奧哈茲(Ulf Leonhardt),支持他再接再厲,早日將隱身的幻想化為現實。

當然,目前的科學發展還遠未能讓「隱身衣」達到《哈利·波特》中隱身斗篷的神力。但科學家與軍事學家對隱身的研究從未間斷,尤其今年以來,更是頻頻傳出重大發現。

蓬勃發展的隱身衣研究

隱身的兩大條件

人為何能看見物體?因為眼睛接收了來自物體的光線,不同波長光線的強度比例不同,所見便是不同的顏色。對於不發光、不透明的物體而言,若它對光線有吸收、且對不同波長的吸收程度不同,就會呈現出不同的顏色。因此,想讓物體隱身,必須滿足兩個條件:完全透明,且與周圍介質的折射率相同或相近。

超材料:突破自然法則的發明

2000年,美國杜克大學教授戴維·史密斯(David Smith)領導的研究小組研製出一種網格狀材料,聲稱可以改變光的傳播路線。這一「突破自然法則」的發明,為隱身衣的研製奠定了基礎。

其後,奧哈茲與倫敦帝國學院的潘德利教授(J. B. Pendry)合作,成功以此法讓一個銅圓柱體「隱形」,並將研究成果發表於2006年6月23日出版的《科學》(Science)雜誌。這兩位科學家採用的特殊材料,是金屬與電路板材料(如陶瓷或光纖合成物)的混合物。這種材料吸收了特定光線,由於人的肉眼感受不到微弱的光線,物體看上去就像不存在了一樣。

一年之後,浙江大學國際電磁科學院博士陳紅勝與他的團隊撰寫了《電磁波與隱身衣的交互機理研究》一文。研究發現,完美的隱身衣既不反射電磁波,也不吸收電磁波——因為無論反射還是吸收,電磁波都會發生變化而暴露蹤跡。陳紅勝認為,真正的隱身材料應能讓電磁波「轉彎」,繞著物體行走。這就像小溪中的流水遇到石頭時,會繞過石頭後再合攏,繼續向前流去,彷彿從未遇見過那塊石頭。

隱身的局限:只對特定頻率有效

當然,隱身技術目前只能在某一特定頻率上實現隱形。電磁波按頻率可劃分為一段段區間,其中某一段能被肉眼看到,那就是光波。肉眼看不見的隱身衣,雖然在光波頻率範圍內實現了隱形,但其他頻段的電磁波仍可探測到它的存在。同樣的道理,能逃過雷達監測的隱形戰機,用肉眼卻清晰可見——它在光頻之下並未隱形。

納米技術再推一把

去年8月,美國加州大學伯克利分校的兩個研究小組分別利用納米材料製造出隱身效果,把隱身衣研究又向前推進了一大步。兩種方式各有千秋:一種採用納米金屬網狀結構逆轉光的傳播方向,另一種則使用纖細的納米銀線。科學家們將這類材料稱為「超材料」(metamaterials),因為它們的人工合成結構具有自然界不存在之物所具備不了的特性,例如產生負折射率。

今年,在美國杜克大學攻讀博士學位的劉若鵬帶領他的團隊,又發明了一種能讓微波「繞道而行」的隱身衣。據相關報導,他們設計的「隱形衣」外形如同一條黃色浴巾,由數以千計類似人造玻璃纖維的「超材料」組成。

隱身何以誘惑我們?

心理學視角:深藏心底的控制欲

從心理學的角度來看,對隱身的渴望首先源於人內心深處的控制欲。心理學家、專欄作家孫未在接受CBN採訪時表示,人們對隱身的渴求,正是為了在人際交往之中尋求主動,或在競爭與對抗中佔據優勢地位。「這種控制周遭世界的欲望與生俱來,所以古今中外的作家們才會不約而同地涉及這個題材。」

自然界的隱身高手

自然界中也藏著諸多「隱身高手」:八爪魚、比目魚、變色龍、竹節蟲、枯葉蝶……牠們的身體能隨環境變化而改變顏色甚至形態,令外界難以辨認。荷蘭藝術家戴茜麗·帕爾曼正是從中獲得靈感,拍攝了一系列「隱形人」照片:她為模特兒的褲子、衣服和帽子精心繪上與街道台階一致的紋理,或描摹出背後書架相同的圖案,人便隱沒於背景之中,渾然一體。

然而,這樣的偽裝必須與環境達到高度吻合,稍有變動便會「暴露」。真正的隱形,是隱於人們變化的目光之下。

軍事競逐與未來隱憂

軍事學家對隱身研究抱有極高的熱情,因為隱形的行動能大幅提升戰鬥能力。從2000年史密斯小組的研究起步,到2007年杜克大學的成果,美國軍方始終密切關注這項研究,並投入大量資助。

也有人擔憂,隱身衣一旦走入日常生活,可能衍生偷盜、欺騙、竊聽等問題;更有人預言,隱身衣將成為各國軍事較量的另一個舞台。不過,誰知道呢?科技的走向,往往超出我們的想像。

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