「隐形」自古至今都是小说里常出现的题材之一,从克林贡人的隐形装置,到哈利波特的隐型斗篷,到魔戒里的...魔戒,很多科幻、奇幻小说里都有隐形的设定。但现实世界中隐形一直无法达成,从某些角度上来说,反而更加深了隐形在人们幻想中的地位。

有关隐形的故事在历史上无所不在。希腊神话里培修斯(Perseus)是穿着阿西娜所送的隐形头盔,才顺利地除掉蛇发魔女梅杜莎(Medusa);北欧神话里的英雄西居尔(Sigurd)有一件由矮人所制的隐身披风。柏拉图的大作共和国中,也有一个故事,提到一位名为
Gyres
的贫穷牧羊人在取得一个可以让他隐身的金戒指后,便利用这个新获得的力量溜进皇宫、勾引皇后、最后藉皇后之力谋杀了国王,自已取而代之。柏拉图想说的是如果一个人可以不受限制的做任何事,那他就无法维持一颗正直的心
-- 类似的剧情出现在 H.G. Wells
的名作「隐形人」之中,魔戒也多少有借用这个寓意。扯远了。在真正开始谈隐形之前,应该要先拜一下发展出电磁波理论的苏格兰物理学家马克斯威(James
Maxell)。马克斯威(亦译作马克士威)用八个小姜连碰到不想碰(还好不是这个专业的
XD)的方程式,将电力和磁力的关系表达了出来,并且在过程当中预言了「电磁波」的存在。事后证明,从无线电波到微波、红外线、可见光、紫外线、X
光、伽马射线,全部都是电磁波的一种,只是频率不同而已。
所以谈「隐形」远比想象中的要复杂。是对什么样的探测隐形?对可见光隐形?对雷达(无线电)隐形?对红外线隐形?不同的隐形有不同的技术进展和效果。先来谈谈对雷达隐形吧!目前所谓的「隐形」战机,就是对雷达探测隐形。如果要用可见光来模拟雷达的话,想象世界是一片漆黑的,只有一个探照灯(雷达波)对着天上扫来扫去。如果目标是一架亮银色的飞机,那光线就会从飞机飞反射回来,彷佛天空出现了一个银色的亮点。隐形战机的技术,就是先将飞机涂成黑色的(吸收雷达波),再把飞机的表面弄成一片片朝不同方向反射的镜子,将探照灯的光线弹往别的方向,这样站在探照灯旁边的观测者就看不到飞机的存在了。
听起来很厉害,但显然的这不符合一般人心目中的「隐形」。这个问题是出在可见光波段的光源四处都有,所以一个「黑色」的人在一般的情况下(月黑风高杀人夜之外)一样可以看得清清楚楚,因为黑色的物体会形成一个光线的「空洞」,一样很明显。从一个角度想,在身前举起一面镜子或许是个不错的隐身方法,但毕竟镜子是反射身前的影像,如果在一个全白的房间里可能你就真的隐身了,但在一般环境下,仍然很容易被发现。
真正的可见光隐形,只有两种方法:让物体变成透明的,和让后方的光线「绕过」物体,来到前方。第一种方法显然难度很高,毕竟不是所有的材料都有可以让光线透过的分子结构,也不是所有的东西都能直接用透明的材料替换
-- 至少将人类直接变成透明的似乎有困难。因此让后方的光线「绕过」物体就成了隐形的首选方法。


所谓的「绕过」物体,有简单和麻烦两种方法。简单的方法是将物体后方的影像用摄影机拍下来,再设法「显示」在物体正面,形成一种类似迷彩的效果(其实这种隐形应该叫光学迷彩才对)。这种「隐形」的方法技术上的困难,是怎样的一个表面或屏幕,可以让后方的影像可信地显示在正面,而且从不同的角度看,还不会有位移。依目前的技术,其实可以做到蛮接近的效果,只是要近距离也看不出来,大概要个立体投影系统什么的才行吧?(注:上图的概念接近,但影像不是由衣物本身显示)

至于困难的方法,可以将光线想象成河水中的一颗石头,水流撞到石头后会分开,但到了下流会再合流。如果能让光线也这样绕过物体,那物体就等于是「隐形」的了。要做到这一点,须要一种拥有「负折射率」的「超材料
Metamaterials」(小姜再次庆幸自已不是这个专业的)。太科学的解释丢一边,基本上超材料会因为特异的结构,而拥有让光线绕过去,彷佛物体不存在的能力。问题是,不同的波长要对应不同的结构,波长愈短的电磁波要愈细致的结构才能达到让光线转蛮的效果。可见光光波大约在
380-750nm 的范围,依目前的技术虽然正渐渐往这里逼近,但离整个可见光谱都能转弯,还有一点点距离。

下面是一个超材料的范例(图片来源:Popsci):
光线打在普通斜面上时,是直接以 90 度角反射

光打在斜面上的突起时,会向一个更宽的角度散开
但如果突起的表面是用超材料做的话,它可以把本应分散的光聚合在一起,形成类似普通斜面的反射。对一个观察这个斜面的人来说,突起彷佛是不存在的,自然在突起后方的东西就是「隐形」的了。
隐形的技术已经发展到相当成熟的地步了,虽然人人都能隐形的一天还早,但看来不会超出这一个世代太多。隐形应该也算是第一类(物理上可能)的科幻小说题材吧。
来源Andy Yang
engadget中国版
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