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如何让任何东西消失

精密的隐形装置
可能很快就能让物体从光、
声音、水甚至地震中隐形。

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隐形斗篷由工程材料制成,这些材料可以使光线和其他波绕过物体。由于没有波反射回观察者,被遮蔽的物体(或人)变得无法检测。trevorjohnston.com

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早在2006年,哈利·波特就在工程界风靡一时。那一年,杜克大学的一个团队建造了第一个用于隐藏物体的基本装置,类似于这个男孩巫师的隐形斗篷。但无论是在技术上还是电影中,哈利·波特现在都已是旧闻。在过去的六年里,科学家们已经超越了简单的隐形:如果他们能为光波建造隐形斗篷,那么为什么不设计材料来隐藏声音甚至海浪呢?

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现在正在开发一系列隐形斗篷,所有这些都建立在第一个原型相同的基本原理上。当我们感知一个物体时,我们实际上是在检测能量波从物体上反弹时产生的扰动。杜克大学的隐形斗篷由一种名为超材料的合成结构构成,它通过使光波绕过物体来防止这些扰动,让它们像水流绕过岩石一样继续流动(概念如右图所示)。果然,这项技术不仅限于光。在最新的设计中,它被应用于掩盖各种其他波,有可能消除噪音污染并保护城市免受地震影响。同时,科学家们继续追求最初的隐形概念——这项工作在军事监视领域引起了广泛关注。

1 可见光隐形斗篷

技术:去年,由德国卡尔斯鲁厄理工学院的托尔加·埃尔金和约阿希姆·费舍尔领导的一组物理学家,首次制造出了一种能使被遮蔽物体从任何视角对人眼隐形的弯光织物

构成:一种由微小杆(间隔约350纳米,即十亿分之一米)组成的刚性合成聚合物,间隙小到足以操纵可见光波。

工作原理:作为测试,研究人员将斗篷覆盖在一个中间有小突起的平面上。斗篷使射入的光线绕过突起,并像击中平面一样反弹回来。观察者永远不会知道突起的存在。

应用:目前,这种斗篷只能隐藏平面上的小瑕疵。但最终,科学家们希望将其扩大,以隐藏空间中更大的物体。美国国防高级研究计划局(Darpa)早在2001年就开始投资超材料,虽然它不喜欢透露具体意图,但该机构肯定会对能够隐藏士兵和军事设备的斗篷感兴趣。

2 声音隐形斗篷

技术:去年,杜克大学一个由工程师史蒂文·卡默尔领导的团队,制造了一种能使物体对声波“隐形”的斗篷

构成:堆叠的1毫米厚穿孔塑料板(这些斗篷的实际工程既困难又不光彩)。这些板的孔洞和排列方式使斗篷能够操纵声波。

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工作原理:它隐藏物体的方式与埃尔金的光斗篷非常相似。卡默尔将穿孔板覆盖在一块10厘米长的木块上。斗篷使朝木块传播的声波弯曲,从而避开被遮蔽的区域,并像木块不存在一样反弹回来。如果木块有耳朵,它将听不到斗篷外部的任何声音。

应用:声波隐形斗篷可以引导声波绕过音乐厅中的横梁和柱子,为每个座位提供完美的音响效果,或者阻挡邻近隔间里那个爱聊天的同事带来的噪音污染。这种斗篷还可以使潜艇免受敌方声纳脉冲的探测,尽管卡默尔认为这是一个重大挑战——他不能只是简单地将厚厚的塑料层贴在军用潜艇上。

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3 地震隐形斗篷

技术:去年二月,韩国木浦国立海洋大学的 Sang-Hoon Kim 和澳大利亚国立大学的 Mukunda Das 提出了一种地震隐形斗篷的蓝图,它可以保护建筑物免受地震影响

构成:一系列巨大的混凝土圆柱体,直径从60英尺到200英尺不等,每个圆柱体都钻有小孔以操纵地震波。这些圆柱体将安装在地下,环绕着建筑物的地基。

工作原理:地震波穿过地球的方式与声波在空气中传播的方式大致相同,因此其概念与声波斗篷相似。不同之处在于,工程师们不仅希望引导地震波绕过建筑物,因为这样做最终会损坏其他结构。这就是厚混凝土的作用:当圆柱体偏转地震波时,它们还会吸收部分波的能量并将其转化为热能和声能。被遮蔽的建筑物几乎不会震动,而周围的结构会经历减弱的震颤。

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应用:目标是保护核反应堆、水坝、机场、政府办公室以及其他敏感和重要结构免受地震破坏。Kim 预计很快将与工程师们合作建造小型测试模型。

4 水上隐形斗篷

技术:去年,杜克大学的工程师 Yaroslav Urzhumov 和 David Smith 提出了一种在船只在水中航行时对其进行隐形的方法

构成:一个由小型导水叶片和泵组成的网络,包裹在船底部。

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工作原理:当船只向前行驶时,它会拖动水并留下尾迹。Urzhumov 的装置会在船头前方收集水,将其引导至船身周围,并在船尾释放。船后方的水将以与船前方相同的速度和方向移动。结果是:船只将在水中滑行而不扰动水面。

应用:Urzhumov 说,船只至少十年内不会配备隐形斗篷,但其好处值得等待。隐形船只可以移动得更快,因为它们遇到的周围水的摩擦力很小。没有尾迹,它们也更难被发现。如果这听起来像是会让海军军官垂涎欲滴的东西,那确实如此:美国海军资助了杜克大学的这项研究。

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Adam Piore 是《发现》杂志的特约编辑。他曾于四月撰写了关于时间隐形的文章。

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