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忽悠人的科学新闻 5:罗切斯特隐形斗篷 精选

已有 10724 次阅读 2014-10-3 20:21 |个人分类:察见渊鱼者不祥|系统分类:科普集锦

名不正则言不顺,言不顺则不成

 


这是一个“乌鸦变凤凰”的故事:把照相机里的“光圈”换个时髦的名字“隐形斗篷”,就引起了《时代》和CCTV的关注。 

自哈利·波特问世以来,隐形斗篷的概念风靡全球。本来只是魔术师们在舞台上忽悠观众的伎俩,经过小说、电影的宣传,不仅普罗大众感了兴趣,连物理学工作者们都来凑热闹了。最近几年,许多科学杂志上刊登了各种各样的隐形概念、技术乃至真正的“隐形斗篷”,现在连CCTV都惊动了:这就是美国罗切斯特大学的新发明,罗切斯特隐形斗篷[1]。不仅法制晚报、新浪网等媒体报道[2]CCTV13也连续两天在国际新闻里报道这件事情[3]


这件神奇的隐形斗篷到底是什么玩意儿呢?让我们看看929日《法制晚报》的报道吧[2]

据美国《时代》周刊网站今晨报道,美国罗切斯特大学的科学家研究出名为“罗切斯特斗篷”的3D隐形术,能让物体凭空消失。

实际上,这项技术并非真的使用实体斗篷,反倒更像验光师使用的设备,当物体被放在多层透镜后方时该物体就会消失不见,而且不会使后方背景产生任何扭曲的视觉效果。

大部分隐形斗篷以折射光线为原理,“罗切斯特斗篷”也不例外。两对不同焦距的镜片经排列后,镜片中心光线被折射,令隐形范围集中在镜片中心以外的环形部分。

参与该项研究的研究生约瑟夫·崔表示:“据我们所知,罗切斯特斗篷是目前唯一能够做到三维、可持续多方向隐形的设备。”在实验中,研究人员把铁尺、手及脸放在隐形镜片后,透过镜片观看便发现对象消失了,只剩下背景。他还补充称这项新技术也可用在手术、军事和室内设计及艺术方面。

百度百科[1]CCTV新闻频道[3]乃至国外物理新闻网站[4]的报道也都大同小异,我们普通人看了以后都摸不着头脑,只是觉得太神奇了,莫不是用了什么“天顶星技术”。只有去找出他们的学术论文[5]看看,才会发现其中的奥秘。


让我们回忆一下中学物理里学到的光学知识,透镜的光学成像[6-7]。透镜(或者由几个透镜构成的透镜组)可以用来成像,位于某个特定平面(物平面)上的物体经过这个透镜可以在另一个特定平面(像平面)上形成清晰的像。如果你保持像平面的位置不变,偏离物平面的物体成的像就会变得模糊,如果偏离得很远,这个像就可能会非常模糊,模糊得只是一团非常淡的暗影。如果你同时在物平面放置一个采光非常好的物体,它在像平面形成的清晰像就不会受到偏离物平面物体形成的模糊像的影响。这就是罗切斯特隐形斗篷的奥秘:用几个透镜构成了一个光学系统,在观测面上用一个摄像机来观察,调节透镜系统的参数,使得远处墙上的方格纸在摄像机里成的像彼此匹配(有两种像,一种是经过光学系统形成的像,另一种是不经过光学系统形成的像,适当的设计可以让这两个像近乎无缝地衔接),就会产生对某些位置上的物体进行隐形的效果,因为该物体在摄像机处形成的是模糊的一团暗影而已。


这是个精巧的中学物理实验,你我大约无论如何都想不出怎么才能让《时代》或者CCTV对此感兴趣,可是罗切斯特的大拿们就做到了。差距啊,这就是差距啊!他们还有更进一步的追求: 

尽管效果令人惊奇,但这款“隐形斗篷”所用材料全来自实验室设备,成本仅1000多美元。目前研究人员正在为该技术申请专利。

对此我表示谨慎悲观,因为这个先进的隐形斗篷到处都有卖的——它就是个照相机的镜头啊。只要玩过手动相机,你就会知道,相机镜头里光圈[8]做的事情和他们是一模一样的:面积可变的孔状光阑可以控制镜头通光量,但是不会在底片上留下自己的影像。罗切斯特小组只是在实验室里用分立的几个光学元件做了一个镜头、然后用自己的手掌来完成光圈的功能而已。


罗切斯特小组做的事情真实可靠、完全可以重现。但是,他们把简单的光圈包装成时髦的隐形斗篷,我还是忍不住要称之为忽悠,因为我记得孔老夫子的话:

必也正名乎

 

 

 

[1] 罗切斯特斗篷 http://baike.baidu.com/view/15129916.htm 

[2] 隐形斗篷不再是梦?http://news.sina.com.cn/w/2014-09-29/140030933246.shtml

[3] “隐形斗篷” 让物体“消失” http://news.cntv.cn/2014/10/02/VIDE1412179201290381.shtml 

[4] 国外报道:http://phys.org/news/2014-09-cloaking-device-ordinary-lenses-range.html

  感谢QX提供相应信息。

[5]  Joseph S. Choi, John C. Howell, Paraxial Ray Optics Cloaking, arXiv:1409.4705

[6] 几何光学成像 http://www.doc88.com/p-099371005047.html

[7] 透镜成像规律 http://baike.baidu.com/view/2012115.htm

[8] 光圈 http://baike.baidu.com/view/568.htm




http://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-832862.html

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