浙江大學發(fā)明“隱身衣”

　　那件讓哈利·波特在魔法學校自由穿梭的隱身衣，將不再只出現(xiàn)在虛擬世界中。近期，一則關于“隱身衣”的新聞引起極大關注。新華社11月1日報道：浙江大學研制出了六邊形玻璃“隱身衣”，使鉛筆、金魚和貓成功隱形。記者從浙江大學“電磁波隱身衣機理及實驗研究”項目團隊了解到，根據用坐標變換方法設計隱身衣理論，“讓光線像溪流繞過石頭一樣”，他們用普通玻璃制造出了隱身器具。

　　“奇跡”時刻

　　鉛筆、金魚和貓，都“不見了”

　　一個正六邊體的柱狀玻璃裝置，邊長5厘米，高度5厘米，正六邊體的中心是一個孔洞。將正六邊體放進裝滿水的透明魚缸，透過正六邊體，可以看到魚缸另一側的完整景物。用一支鉛筆穿過正六邊體中心的孔洞，神奇的事情發(fā)生了，鉛筆插進正六邊體孔洞的那段消失不見了——透過玻璃器具，依舊可以看到魚缸另一側的完整景物，就像沒有插進鉛筆時一樣——鉛筆的中間部位“隱身”了。

　　一條小金魚游進了正六邊體孔洞，突然消失“不見”了，魚缸另一側的背景沒有發(fā)生任何變化。過了一會兒，小金魚的頭從孔洞里鉆出來，它的身子還是看不見。金魚慢慢地游了出來，它的身體逐漸呈現(xiàn)在大家面前。

　　另外一個個頭更大的六邊形玻璃裝置里，蹲著一只小貓，從某個特定的角度看過去，小貓突然“消失”了。

　　這是發(fā)生在浙江大學信電系實驗室里的一幕，兩個玻璃裝置就是浙江大學國際電磁科學院陳紅勝教授團隊最新研制的“隱身衣”。陳紅勝說：“這幾項實驗意味著，隱身器件不僅能隱藏像貓、魚這樣大的物體，生物還能和隱身器件一起活動，隱身效果不會受到影響。 ”

　　研究“魔法斗篷”6年前已被解密

　　其實，早在6年前，陳紅勝就開始“隱身衣”研究了。

　　2007年，陳紅勝與美國麻省理工學院合作完成的論文“電磁波與隱身衣的交互機理研究”，刊登在物理學頂級學術刊物《物理評論快報》上。

　　論文首次解釋了隱身衣的物理機制，提出了對隱形效果定量分析的理論框架，這項成果對隱身衣的設計起到重要的指導作用。

　　以報道國際最新科研成果著稱的知名科技網站“全球科學新聞網”，以《科學家解釋了隱身衣背后的物理機制》為標題，詳細報道了這項研究成果，并對陳紅勝進行了專訪。

　　原理 讓光線像溪流一樣繞過石頭

　　想要使物體“隱身”看不見，就要先明白物體為什么能看見。

　　按照“電磁波隱身衣機理及實驗研究”項目團隊的介紹，當電磁波照射到物體上時，會在物體上發(fā)生散射。散射的電磁波被人眼等“感應器”接收后，就能發(fā)現(xiàn)那里存在物體�！澳壳艾F(xiàn)實中應用的隱身技術，比如隱形飛機，主要是通過吸收雷達發(fā)生的電磁波，使得反射回去的電磁波最小或者等于零，從而使雷達感覺不到，但這種技術并不是真正的隱身。 ”陳紅勝說。

　　2006年，英國帝國理工學院的約翰·彭德里等在《科學》雜志上發(fā)表文章，提出了利用坐標變換的方法設計隱身衣，既不反射也不吸收電磁波，而是使電磁波能夠繞過被隱身的區(qū)域，按照原來的方向傳播，從而可以使物體完全隱形。這是隱身衣設計的“殿堂級”理論，奠定了隱身衣研究的理論體系。它的核心思想是，通過材料表面折射率的改造，讓光線“轉彎”繞過物體按原方向傳播，就能將物體隱藏�！靶∠镉幸粔K石頭，溪流會在石頭前分流，繞過石頭后再合攏了繼續(xù)向前，就像沒有遇到過石頭一樣。”浙江大學的研究團隊要做的，就是讓光線像溪流一樣繞過石頭。

　　實用 設計出可見光波段多邊形隱身衣

　　理論有了，但要制造一件隱身衣出來并不容易。

　　最近兩年，陳紅勝的研究團隊將研究重點放在了如何在可見光波段實現(xiàn)物體隱形上，也就是說，怎樣讓物體在人的肉眼前“隱身”。他們對彭德里提出的理論體系進一步簡化，提出了一種可見光波段多邊形隱身衣的設計方法，通過均勻線性變換的方法，設計并簡化了隱身衣的各個部分的參數，讓隱身衣從理論走向了實用。

　　“人眼對光線的相位和略微延時并不敏感。 ”研究團隊結合這一特性，剔除彭德里理論中“光線保持相同相位”的條件，“這樣，隱身器件能夠使用更加易得的材料，也不需納米級工藝雕琢，降低了隱身衣的設計和實現(xiàn)難度。 ”

　　2012年，陳紅勝研究團隊用一種自然界存在的雙折射晶體研發(fā)了一套柱形隱身器件，實現(xiàn)讓一根筷子粗細的物體隱形�！暗沁@種材料的尺度很小，且只能對某個極化的光才可以隱形，又無法大規(guī)模制備。 ”

　　2013年，通過進一步的理論分析，研究團隊對隱身器件的參數進行優(yōu)化，并選用在工業(yè)上可以大規(guī)模制備的一種玻璃作為隱身衣的材料，將隱身衣的“尺寸”擴增到直徑分米量級以上，并且可以在任意極化的自然光下隱身。

　　應用前景

　　實現(xiàn)真正隱身，目前還很困難

　　彭德里看到了浙江大學的研究進展，他表示這是隱身衣研究領域“一個真正的進步”。

　　目前，浙大的“隱身衣”還很初級，只有從六邊形隱身器件正對六條棱角的方向看過去，才有比較好的隱身效果。另外，“隱身衣”本身也并不能隱形。

　　據介紹，目前隱身器件的研究方面歸為兩類：一類是地毯式隱身器件，物體躲在地毯式隱身器件下面，對于上面的觀察者來說，看到的效果就像平整的地面一樣。第二類就是人們通常所理解的哈利·波特式隱身衣，可以脫離地面移動。

　　浙江大學的研究屬于第二類型。從應用的角度出發(fā)，隱身衣如果能有較好的應用，必須要能夠工作在寬頻帶、全方向、全極化，要實現(xiàn)這個最終目標難度非常大�！半姶挪[身衣機理及實驗研究”項目團隊表示，要實現(xiàn)彭德里“完美隱身”的理想，制造出穿在身上的真正的隱身衣，目前還非常困難。因為存在材料參數苛刻、不夠輕便等技術瓶頸，因此目前隱身衣的研究主要還處于實驗驗證及測試階段，離應用還有很長的距離，不過研究團隊很有信心，“電磁波隱身，將是隱身技術真正走入生活領域的一個重大契機。雖然目前的技術還存在一定的局限性，但我們有理由相信，人類實現(xiàn)隱身的夢想終將實現(xiàn)。 ”