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”。实验过程中实现隐身的原理是什么？隐身技术走入日常生活还要多久？
揭秘“消失的下半身”
在现场，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。褚君浩院士表示：“未来哈利·波特的隐形斗篷将成衣柜里的日常用品。”
△材料旋转前后
北京交通大学物理科学与工程学院副教授陈征介绍，褚君浩院士实现下半身“隐身”的原理是柱镜光栅，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。
△手机微距拍摄的柱镜光栅
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。
此外，褚君浩院士还展示了其他的隐身方式，包括利用折射率相似的两种物质、平面镜反射成像等。
完美隐身？超材料怎么做到的？
陈征介绍，广义的隐身是指与背景融为一体，从这一角度而言，要实现可见光范围内的隐身事实上还有不少方法。比如，趴在草丛中穿上迷彩服，就是一种较为粗糙的隐身。
从光学上看，要实现不透明物体的隐身，可以利用平面镜的反射，让光线绕过物体，保持入射光线与出射光线方向一致即可。对于透明物体，可以利用折射率实现隐身。
要实现真正的完美隐身，超材料提供了全新的解决方案。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。
袁岚峰说：“这是一个革命性的思路，不是依靠材料本身的性质，而是依靠材料结构堆积的不同来实现以前无法实现的效果，如负折射率、负磁导率等。”
穿上隐身衣还远吗？
隐身技术越发展，探测技术也越先进。陈征介绍，中微子足够小、数量多，且穿透力强。
  • 目前中微子探测受到较大关注，能够探测全球各个角落的核潜艇、核爆炸等；
  • 引力波探测的探测对象都是大尺度对象，只有足够强的引力波才能被探测到。
但无论反探测技术如何发展，都不会存在一种终极探测手段能够探测到所有隐身，当然也不会出现一切探测手段都无法探测的隐身方法。
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。
陈征表示，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。
本文2023年11月2日发表于中国之声  《中国科学院院士展示“隐身术”！隐身衣真的要来了？》，风云之声获授权转载。
■ 扩展阅读
引发虎门大桥振动的“卡门涡街”的启示：伟大的发现往往与应用无关 | 王育人
超材料——从工程化材料到工程材料丨中国工程院院刊
风云之声
科学 · 爱国 · 价值
继续阅读
阅读原文