从古至今
隐身一直是人类追求的梦想之一
而随着科学的不断发展
在科学家的不断努力下
隐身正在逐步走进现实
近日，在一场科学活动上，中国科学院院士褚君浩介绍了“多种光学隐身方法的效果测试”，现场展示了利用特殊材料实现的“隐身术”。
这一视频播出后，迅速登上微博热搜，网友在惊呼“神奇”的同时，也被其中的科学奥秘产生好奇与不解。这个实验过程中实现隐身的原理是什么？隐身技术还能应用在哪些生活领域中呢？
在视频中，褚君浩院士请工作人员手持一块面板，起初透过面板还可看到人物的下半身，但将这块材料旋转90度之后，褚君浩院士的下半身“消失不见了”，但能够清楚地看到人物身后的舞台场景。
据了解，褚君浩院士的“隐身术”借助了一种让光线有规律折射的神奇材料“柱镜光栅”。该材料很特殊，由一排排微小圆柱状凸透镜排列组成柱镜光栅，每一根柱状凸透镜都会把背后的物体压缩成一个细条，透镜数量足够多时，就会把物体分解成无数个相同的细条，让人仿佛看不见了，从而在视觉上达到“隐身”效果。北京交通大学物理科学与工程学院副教授陈征在接受媒体采访时表示，柱镜光栅实现隐身的原理并不复杂。比如，找一个圆柱形水瓶灌满水，这时水瓶就变成了凸透镜，在水瓶后面稍远位置放置一根筷子，当筷子与水瓶平行时，在成像上筷子就变得非常细。如果在光栅的每个柱镜后都放置这个与柱镜平行的物体，此时物体的完整图像就被拆成很多的细线，由于细线相对于光栅的宽度很小，因此非常模糊，不容易被注意。实验中将薄膜板旋转90度，就是为了使柱镜与褚君浩院士的腿平行。而之所以能看到舞台背景，主要是因为背景里的横条纹。这些横条纹在成像后依然是个完整的条纹，因此较为醒目，也正是这些横条纹足以吸引注意力，才使得隐身效果更为突出。在视频中，褚君浩院士称，“还可以利用折射率‘隐身’，例如，高硼硅玻璃和甘油的折射率相近，当使用高硼硅玻璃材质的物体在甘油里运动时也可以‘隐身’。这其实就是实现‘隐身衣’的原理之一，当你穿上一件衣服，它的面料和空气折射率一致时，就能在日常生活中自如‘隐身’了。”虽然“隐身”的原理并不复杂，但要实现像哈利·波特那样的隐身斗篷，一般情况下是无法在自然界的材料中实现的，只有负折射率材料才能成功做到。而要实现负折射率就要用到一种特殊的材料：超材料。
中国科学技术大学副研究员袁岚峰介绍，超材料的性质在于材料中的纳米颗粒的堆积方式。穿上用超材料制成的衣服，射在身上的光线都发生反方向偏折，在远处看就像光没有经过任何物体。并且超材料不只局限于光学，在很多电磁波段，甚至声学领域都存在。作为一门本世纪的新兴学科，超材料最早于1968年，由前苏联理论物理学家Veselago提出负折射假想，但在自然界中却并未找到这种材料的存在。目前超材料有数十种技术方向，主要热门的有电磁超材料、信息超材料、光学超材料、力学超材料、声学超材料、热学超材料等。2022年，厦门大学物理科学与技术学院陈焕阳课题组联合Qiaoliang Bao教授在研究中发现，利用一种常见的二维天然材料三氧化钼（α-MoO₃）可取代昂贵且难以生产的超材料制造隐身器件。“理论上，通过设计和调控人造材料参数可以实现隐身斗篷、光学幻象装置、旋转器等不同功能的隐身器件，但实际操作所需调节的电磁参数非常复杂，需要昂贵的光刻技术和繁琐的制造方法，最终实际的隐身效果也会因存在种种局限而大打折扣。”厦门大学物理科学与技术学院博士研究生陶思岑介绍，在已有的研究中，科学家设计出的大多数隐身器件往往只针对特定物体或特定角度，要完全躲过世界上最精密的照相机——人眼，技术难度非同小可。
宜兴科技馆的“隐形人”装置。图片来源：宜兴科技馆
隐身只是个目标，实现隐身的技术手段非常多，涉及的产业与科技领域也很宽泛，需要材料、机械、光电、化学等领域的全面进步，才能最终达到较为理想的隐身效果。今年3月，武汉纺织大学纺织科技馆正式开馆，推出了不少由高科技纺织材料制成的展品。其中，看似普通的迷彩服，穿在身上可以避开红外线监测，化作“隐身衣”。专家指出，目前隐身在军事领域的反探测手段，以及日常生活中的隐形眼镜、隐形背带等都有应用。未来利用简单的隐身手段，让公园的配电箱、污水井等与环境融为一体，这方面还有很大的想象空间。随着技术迭代，隐身技术将广泛应用于建筑、通信等领域。“未来，随着‘隐身’技术和‘超材料’的逐渐成熟，科幻作品里的‘隐身’畅想将逐渐走向现实。”褚君浩称，“相信未来还会有更多‘隐身’装备改变我们的生活，比如私密性更好的隐形房间，隐形助听器等。”
来源：科创中国综合央广网、每日经济新闻、科技日报