隐形斗篷已研究出!中国在隐形技术上有重大突破,有望获得隐形术
求知百科 2021.11.19 615 34
隐形是人们从古到今一直在追求的能力,如《哈利波特》、《隐形人》、《终极战士》等影视作品中都能看到隐形衣的出现,这是科幻爱好者、科学家们长久以来的梦想,既然隐形的概念已经出来这么久了,现代科技是否已经制造出隐形衣?所谓的隐身究竟是怎么实现的呢?什么是隐身?
自然界中的隐形
隐形从通常意义上讲,就是不被他人用肉眼看到的一种存在状态。在我们身处的现实世界中,如何能够做到存在,但却不被看到呢?在这里就要提名章鱼,它是自然界中隐形的佼佼者,当它受到惊吓时会瞬间变化形态和颜色,将自己与环境融为一体。
这是因为章鱼的表皮有非常多层,它的每一层都有成千上万个小的不同的色素块,有黑色、棕色、白色、青色等颜色,而它能够变色的奥秘在于它是软体的组织,如果是同一色素块跟周围的组织紧密相连时,它就可以做到瞬间拉伸或者缩小,将某些颜色增强,某些颜色减弱,以至于在某个时候它可以呈现出白色或棕色或其他颜色的底色,简单来说就是它能根据环境的颜色改变自己的底色,以达到“隐身”的效果,而这其实是一种伪装术,自然界中还有很多生物都拥有这种天然伪装大师的美称,它们利用自身结构及生理特性以假乱真,比如变色龙。
而我们也将这种隐身策略应用在了军事侦察和影视制作等多方面,比如各国士兵的奇葩伪装术,身披绿色吉利服,脸上用油彩画上图案,尽管看起来非常夸张,但确是战争中必不可少的伪装,但这并不是我们真正想要的隐形术,那是否存在真正的隐形术呢?
光学伪装
美国加州大学伯克利分校物理学博士加来道雄给人们展示了一款神奇的“隐形斗篷”,它是目前最接近我们想象中的隐形衣。但这个斗篷必须配备摄像机和接合器一起使用,它的原理如下,首先主体后方要有一个摄像机拍摄背景影像,然后将这些影像投射到称为结合器的镜箱里,最后将接合器里已经拍摄好的背景影像投射到斗篷上,但观察者必须从结合器的镜像中看斗篷,才能发现斗篷似乎呈半透明状,透出了后面的背景影像。
简单来说就是将背后拍摄出来的背景图像和前面摄像机拍摄来的斗篷图像进行一个叠加,最终呈现的效果就是这个斗篷似乎隐形了,但这也只能被称为障眼法或者光学伪装,并不能真正意义上被成为隐形。利用类似的原理进行隐形的还有韩国首尔的无尽大厦,这座高492米的大厦自身都被电子反射屏幕遮挡住了,所以看上去好像隐身了,但实际上这样的隐身策略要受到很多条件的限制。但这种隐形方式实际运用起来的缺点也显而易见,我们无法到处安装摄像机拍摄背景环境,而且还必须佩戴特殊的护目镜来观察,这与我们所理解的隐形相差甚远,难道真正的隐形术真的做不到吗?
隐形术
人类之所以能看到各式各样的物体,是因为当光照射到物体上时,光被阻挡、被吸收并反射这些光波到人的眼睛里,那如果一个物体不吸收不反射光,那就是实现了物体的隐形。但目前我们已知的物体里还没有完全不反射光的,只是反光的程度存在强弱而已,比如水、玻璃都会反射光,只是它们反射的光程度较弱。
但更深层次来看,隐身的本质是希望当一个物体被光照射时,它不仅消除了自身的反射光线,还还原了原本没有它时的正常光线,这就好比在光线运行过程中插入了一根柱子,但光没有被柱子挡住,而是绕过柱子继续前进,这就意味着要发明一种打破所有光学定律的材料。
杜克大学的大卫·史密斯教授及其团队发明了一种名为“超材料”的材料,这种材料就可以让光绕行穿过。这种材料可以制造出折射率超过自然界任何事物的材料,但目前这种方法在实践上仍存在问题,因为微波的波长很长,大约七厘米,要弯曲微波超材料线圈,只需要这大小的三分之一。可见光的波长介于四百到七百纳米之间,要使它弯折,超材料的线圈必须缩小一百万倍。但那样做也会碰到一个问题。如果采用同样的结构,将它缩小到纳米级,最终会变得不透明,根本不会再是隐身斗篷,这是科学家目前面对的挑战之一。
但中国浙江大学信息与电子工程学院陈红胜教授于2020年在隐形这一课题上有所突破。
2020年3月24日,光学领域顶尖期刊《自然·光子学》中报道了浙江大学信息与电子工程学院陈红胜教授课题组的一项最新研究,在国家上率先实现基于深度学习的新一代智能隐身器件,在不依赖任何人为操控的情况下,快速地动态适应变化的背景环境,从而与背景电磁环境特征融为一体,实现自适应隐身。目前陈红胜研究团队在微波段成功实现了智能自适应隐身器件,智能隐身成功地融合了新型电磁材料和人工智能等领域,是科技领域的一个大新突破。
结语
从仿生生物学到实现自适应隐身,科学家们一直在继续源源不断地进行探索和研究,隐身材料不仅在军事上有很多应用前景,与我们的生活也息息相关,隐身是人类对科技幻想的美好憧憬,世上本没有什么魔法,高度发达的科学就是最强的法术。我们期待未来,期待科技的发展,将隐身术带到我们身边的那一天。
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