隱形是人們從古到今一直在追求的能力,如《哈利波特》、《隱形人》、《終極戰士》等影視作品中都能看到隱形衣的出現,這是科幻愛好者、科學家們長久以來的夢想,既然隱形的概念已經出來這麼久了,現代科技是否已經制造出隱形衣?所謂的隱身究竟是怎麼實現的呢?什麼是隱身?
自然界中的隱形
隱形從通常意義上講,就是不被他人用肉眼看到的一種存在狀態。在我們身處的現實世界中,如何能夠做到存在,但卻不被看到呢?在這裡就要提名章魚,它是自然界中隱形的佼佼者,當它受到驚嚇時會瞬間變化形態和顏色,將自己與環境融為一體。
這是因為章魚的表皮有非常多層,它的每一層都有成千上萬個小的不同的色素塊,有黑色、棕色、白色、青色等顏色,而它能夠變色的奧秘在於它是軟體的組織,如果是同一色素塊跟周圍的組織緊密相連時,它就可以做到瞬間拉伸或者縮小,將某些顏色增強,某些顏色減弱,以至於在某個時候它可以呈現出白色或棕色或其他顏色的底色,簡單來說就是它能根據環境的顏色改變自己的底色,以達到“隱身”的效果,而這其實是一種偽裝術,自然界中還有很多生物都擁有這種天然偽裝大師的美稱,它們利用自身結構及生理特性以假亂真,比如變色龍。
而我們也將這種隱身策略應用在了軍事偵察和影視製作等多方面,比如各國士兵的奇葩偽裝術,身披綠色吉利服,臉上用油彩畫上圖案,儘管看起來非常誇張,但確是戰爭中必不可少的偽裝,但這並不是我們真正想要的隱形術,那是否存在真正的隱形術呢?
光學偽裝
美國加州大學伯克利分校物理學博士加來道雄給人們展示了一款神奇的“隱形斗篷”,它是目前最接近我們想象中的隱形衣。但這個斗篷必須配備攝像機和接合器一起使用,它的原理如下,首先主體後方要有一個攝像機拍攝背景影像,然後將這些影像投射到稱為結合器的鏡箱裡,最後將接合器裡已經拍攝好的背景影像投射到斗篷上,但觀察者必須從結合器的映象中看斗篷,才能發現斗篷似乎呈半透明狀,透出了後面的背景影像。
簡單來說就是將背後拍攝出來的背景影象和前面攝像機拍攝來的斗篷影象進行一個疊加,最終呈現的效果就是這個斗篷似乎隱形了,但這也只能被稱為障眼法或者光學偽裝,並不能真正意義上被成為隱形。利用類似的原理進行隱形的還有韓國首爾的無盡大廈,這座高492米的大廈自身都被電子反射螢幕遮擋住了,所以看上去好像隱身了,但實際上這樣的隱身策略要受到很多條件的限制。但這種隱形方式實際運用起來的缺點也顯而易見,我們無法到處安裝攝像機拍攝背景環境,而且還必須佩戴特殊的護目鏡來觀察,這與我們所理解的隱形相差甚遠,難道真正的隱形術真的做不到嗎?
隱形術
人類之所以能看到各式各樣的物體,是因為當光照射到物體上時,光被阻擋、被吸收並反射這些光波到人的眼睛裡,那如果一個物體不吸收不反射光,那就是實現了物體的隱形。但目前我們已知的物體裡還沒有完全不反射光的,只是反光的程度存在強弱而已,比如水、玻璃都會反射光,只是它們反射的光程度較弱。
但更深層次來看,隱身的本質是希望當一個物體被光照射時,它不僅消除了自身的反射光線,還還原了原本沒有它時的正常光線,這就好比在光線執行過程中插入了一根柱子,但光沒有被柱子擋住,而是繞過柱子繼續前進,這就意味著要發明一種打破所有光學定律的材料。
杜克大學的大衛·史密斯教授及其團隊發明了一種名為“超材料”的材料,這種材料就可以讓光繞行穿過。這種材料可以製造出折射率超過自然界任何事物的材料,但目前這種方法在實踐上仍存在問題,因為微波的波長很長,大約七釐米,要彎曲微波超材料線圈,只需要這大小的三分之一。可見光的波長介於四百到七百奈米之間,要使它彎折,超材料的線圈必須縮小一百萬倍。但那樣做也會碰到一個問題。如果採用同樣的結構,將它縮小到奈米級,最終會變得不透明,根本不會再是隱身斗篷,這是科學家目前面對的挑戰之一。
但中國浙江大學資訊與電子工程學院陳紅勝教授於2020年在隱形這一課題上有所突破。
2020年3月24日,光學領域頂尖期刊《自然·光子學》中報道了浙江大學資訊與電子工程學院陳紅勝教授課題組的一項最新研究,在國家上率先實現基於深度學習的新一代智慧隱身器件,在不依賴任何人為操控的情況下,快速地動態適應變化的背景環境,從而與背景電磁環境特徵融為一體,實現自適應隱身。目前陳紅勝研究團隊在微波段成功實現了智慧自適應隱身器件,智慧隱身成功地融合了新型電磁材料和人工智慧等領域,是科技領域的一個大新突破。
結語
從仿生生物學到實現自適應隱身,科學家們一直在繼續源源不斷地進行探索和研究,隱身材料不僅在軍事上有很多應用前景,與我們的生活也息息相關,隱身是人類對科技幻想的美好憧憬,世上本沒有什麼魔法,高度發達的科學就是最強的法術。我們期待未來,期待科技的發展,將隱身術帶到我們身邊的那一天。