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隐形伞可能令未来的哈利波特看得见光

已有 4744 次阅读 2009-2-26 10:32 |个人分类:未分类|系统分类:科普集锦| 隐身衣, 隐形伞

 

        两年前,物理学家们模糊了科学和科幻的区别,设计了一个壳状的“隐身衣”,可以使其所包裹的物体以及本身都不可探测,尽管这只适用于某个特定波长的微波。现在,来自香港的一个小组想出了一个更好的理论“隐形伞”,它可以使放在旁边的物体及其本身都隐形。以前的隐身衣可以引导入射光沿着所包裹的物体周围传播,因此它本身看不见外面的世界。相对而言,隐形伞把内部物体显露出来,所以内部物体可以看见周边。

 

        依旧有一个强烈的呼声,实现那个魔幻的外套,能使哈里波特溜进霍格巫兹城堡监视别人而自己却不被看见。因此其他研究者对这个想法给予了很高的评价,“这是一个绝对睿智的想法”,英国圣安德鲁斯大学的物理学家Ulf Leonhardt,一个隐身理论的先驱如是说。

       

        在这个设计中,香港科技大学的研究者(即赖耘,陈焕阳,张昭庆和陈子亭)结合了两个早前的方法。2005年,宾夕法尼亚大学的电子工程师Andrea Alu和Nader Engheta,提供给研究者一种方案,通过包裹一个量身定制的“超颖材料”层(即金属棒和C形环的组合),可以减小物体本身的散射,使物体近乎隐形。

 

        相反的,2006年5月,Leonhardt和伦敦帝国理工学院的John Pendry等人,独立的想出通过类比拉伸的空间可以使光线沿着物体周围弯曲。他们通过计算给出了怎样确定超颖材料层的参数来模仿原先所不可能有的拉伸空间。基于Pendry等对这种“变换光学”的设计,杜克大学的实验人员David Schurig和David Smith等在5个月之后制造了一个微波的隐身衣(见:科学,2006年10月20日,第403页)。

       

        现在,陈和他的同事们取得了一个阶段性的突破。理论和模拟上,首先他们利用变换光学理论,通过在一个圆柱形普通材料的外部包裹特定的超颖材料,来完美的消除物体的散射(这样的设置可称之为初始隐形设置)。然后研究者发现,他们也可以使放在该隐形设置旁边的物体消失。

 

        在即将发表在《物理评论快报》的文章里,他们报告了这个技巧,就是在初始隐形设置的外层镶嵌一个“反物体”,它是根据被隐藏物体所设计的另外的超颖材料,用以完美消除被隐藏物体的散射。来自于镶嵌的反物体的散射光可以准确地消除被隐藏物体的散射光,陈说,“所以看起来好像那里什么都没有一样”。因为被隐藏的物体是在设置或伞罩的外面,它可以探测到来自周边的光。

 

        这个方案也有一些缺陷,Pengry评论道。这个伞罩只能在某个单一频率下工作,而且需要依照被隐藏的物体进行设计,如果被隐藏的物体有吸收的话还不能完全隐身。不过,Pendry最后说,“我有点吹毛求疵了-这实在是个整洁的想法。”

 

        制造一个微波下的隐形伞依旧充满挑战。这需要一种能独特地弯曲光线的“左手”超颖材料,这本身很难实现。不过,Leonhardt还说,“很明显,会有人继续这方面研究”。考虑到目前的进展,若有人很快实现这方面的实验也不必感到惊奇。

 

 

 

以上是李蕴璞同学帮忙翻译的稿子,希望能有助于大家的理解。在此对她表示感谢!对这种远程隐形设置感兴趣或是不理解的朋友可以留言或发信给我和我的同事,希望将来有时间写更多的介绍。



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