隱身夢(mèng)想如何實(shí)現(xiàn)-新知探索
足以欺騙雷達(dá)的隱形飛機(jī)問(wèn)世50余年。不過(guò),它離普羅大眾很遠(yuǎn)。
而物理學(xué)界和材料科學(xué)界對(duì)隱身衣的持續(xù)關(guān)注,滿足了人類(lèi)的好奇心。電影《哈利·波特》中的隱身斗篷則加劇了人類(lèi)對(duì)隱身衣的想像。
英國(guó)《物理世界》雜志日前援引英國(guó)科學(xué)家的解釋稱(chēng),理論上可以造出一種隱身衣,利用光波傳輸速度的變化,達(dá)到隱身的目的。如果真的變成現(xiàn)實(shí)的話,銀行大盜可以“從容”撬開(kāi)銀行保險(xiǎn)箱,但銀行的閉路電視則顯示一切正常。
銀行監(jiān)控?cái)z像頭一如往常地監(jiān)視著金庫(kù)。閉路電視的屏幕顯示,無(wú)人靠近保險(xiǎn)柜。
不過(guò),突然在一個(gè)特定的時(shí)刻,被攝像頭攝入的光變慢;此后,光的速度又開(kāi)始變快。在一慢和一快之間,時(shí)間出現(xiàn)空隙,傳輸?shù)綌z像頭內(nèi)的光質(zhì)子束突然“失蹤”,留出一個(gè)短暫的黑暗時(shí)刻。
光失蹤人隱身
就在這個(gè)光失蹤的黑暗時(shí)刻,身著新型隱身衣的江洋大盜大搖大擺地走到保險(xiǎn)柜旁,拿走了大量的現(xiàn)金,隨后小心翼翼關(guān)上保險(xiǎn)柜的門(mén),最終堂而皇之地走出銀行。
江洋大盜離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)后,傳輸?shù)綌z像頭中的保險(xiǎn)柜畫(huà)面的光速開(kāi)始加速,很快跟上之前光波的速度,因?yàn)檫@個(gè)空隙時(shí)間很短,光波先慢后快,平均速度卻是一致的。因此,通過(guò)閉路電視看到的場(chǎng)景始終是一樣的,即正常畫(huà)面沒(méi)有任何變化。
這是英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院理論物理學(xué)家馬丁·麥考爾和保羅·金斯勒做出的設(shè)想。為更好地理解這個(gè)概念,他們的同事艾爾貝多·法瓦羅做出了通俗的解釋。
小雞穿過(guò)高速公路
想像在一條繁忙的高速公路上,所有汽車(chē)均以勻速前行,且汽車(chē)的流量是固定的,不會(huì)變化。此時(shí),有一只小雞想要穿過(guò)馬路,可是車(chē)子一直在開(kāi),它怎么才能穿過(guò)去呢?
于是,有一排汽車(chē)開(kāi)始慢慢減速,逐漸和前排汽車(chē)?yán)_(kāi)距離,繁忙的馬路中間出現(xiàn)了一道空隙。在一道天然的“人行道”上,小雞悠閑自得地穿了過(guò)去,沒(méi)有被任何車(chē)子軋到。
如果時(shí)間足夠,小雞甚至還可以在空隙中停留一會(huì)兒,跳個(gè)舞什么的。當(dāng)它過(guò)去了之后,減速的汽車(chē)迅速加速,趕上前排汽車(chē)。
在遠(yuǎn)處的旁觀者看來(lái),整個(gè)車(chē)流的平均時(shí)速未變,也沒(méi)有一個(gè)車(chē)道的汽車(chē)跑到另一個(gè)車(chē)道上,所以看起來(lái)交通并沒(méi)有停,一切都很正常,沒(méi)有什么動(dòng)物阻礙了車(chē)流的行進(jìn)。
光的速度有玄機(jī)
“光的減速和加速之間,出現(xiàn)了時(shí)間的停頓。這時(shí)做任何事情,都不會(huì)被觀測(cè)到。”英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院研究人員保羅·金斯勒道破其中的奧妙所在。
英國(guó)《物理世界》刊文稱(chēng),人類(lèi)看到的世界,是通過(guò)進(jìn)入人眼的光波、進(jìn)入人耳的聲波來(lái)決定的。哲學(xué)家羅素曾將其形容為“感官數(shù)據(jù)”。然而,通過(guò)科學(xué)技巧,可以令光波和聲波發(fā)生變化,從而影響人的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué),這就是隱身材料的功能。
到目前為止,大部分的隱身衣都是空間隱身,當(dāng)光投射到一個(gè)穿著隱身材料的物體上,發(fā)生了特殊的反射,物體在空間上被隱藏了。而英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院的研究者們通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算,證明通過(guò)特殊材料能讓光速變化,讓時(shí)間中出現(xiàn)一個(gè)空隙,從而實(shí)現(xiàn)“時(shí)間隱身”。
如同在江洋大盜的例子中所述,可以創(chuàng)造一個(gè)光的停頓時(shí)刻,并將光速流分成“之前”和“之后”,令光波的傳送先慢后快,但中間卻有一個(gè)短暫時(shí)刻,江洋大盜的一舉一動(dòng)不會(huì)被光波觀測(cè)到。
英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院理論物理學(xué)家馬丁·麥考爾表示,光波的短暫變化之間,形成了一個(gè)秘密通道,就像馬路遠(yuǎn)方的人看不出車(chē)流發(fā)生了什么變化,但再定睛一看,小雞竟然從馬路的一側(cè)到了另一側(cè),這就像科幻小說(shuō)中描述的“瞬間轉(zhuǎn)移”一樣,而在這個(gè)瞬間,小雞做了什么事,沒(méi)有人知道。
納米材料受器重
英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院研究人員保羅·金斯勒表示,從技術(shù)而言,這種隱藏事件的隱身衣的材料會(huì)和目前其他的隱身衣一樣采用當(dāng)前很火的“超級(jí)材料”,一般會(huì)涉及納米材料,因?yàn)楣獯┰教囟{米材料時(shí),會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜反應(yīng)。
要造出這種隱身衣,設(shè)計(jì)者可設(shè)計(jì)出多層的超材料光學(xué)纖維服裝,每層都有著特定的極小的金屬元素,里面可以傳輸電子。當(dāng)光粒子傳過(guò)來(lái)時(shí),每層電子可以和其發(fā)生不同的交互作用,以控制其傳輸速度。
此時(shí)的光學(xué)纖維,就像是一條高速公路,在里面穿梭的光粒子,就像是繁忙的汽車(chē),因受到了納米材料的影響,其減速再加速,在中間形成了一個(gè)觀測(cè)不到的黑暗時(shí)間。
金斯勒指出,有關(guān)江洋大盜的例子只是為了說(shuō)明隱身衣的原理。目前,這種隱身衣僅處于理論階段。
相關(guān)隱身材料若要從理論落實(shí)到現(xiàn)實(shí),更大的可能是在一些信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。目前,金斯勒已在展開(kāi)一種電磁場(chǎng)“斗篷”的研究。在一臺(tái)計(jì)算機(jī)或手機(jī)中,特定的數(shù)據(jù)通道可以在“斗篷”的演示下,打亂常規(guī)的計(jì)算,而優(yōu)先進(jìn)行某種數(shù)據(jù)處理。但對(duì)于整個(gè)電路板來(lái)說(shuō),原先的信息處理并沒(méi)有停頓,依然處在連續(xù)過(guò)程中。由此,或許可以大大優(yōu)化、加速計(jì)算機(jī)或手機(jī)等電子設(shè)備的處理能力。
隱形飛機(jī)如何隱形
主要有兩種途徑減少飛機(jī)的RCS雷達(dá)散射截面積(RadarCross-Section,縮寫(xiě)為RCS),是指飛機(jī)對(duì)雷達(dá)無(wú)線電波的有效反射面積。B-52轟炸機(jī)的RCS大于100平方米,易被雷達(dá)發(fā)現(xiàn);B-2轟炸機(jī)(上圖)的RCS約為0。01平方米,一般雷達(dá)很難探測(cè)到它。
1。采用吸收雷達(dá)無(wú)線電波的涂敷材料和結(jié)構(gòu)材料。
雷達(dá)是利用無(wú)線電波發(fā)現(xiàn)目標(biāo),并測(cè)定其位置的設(shè)備。無(wú)線電波具有恒速、定向傳播的規(guī)律,因此,當(dāng)無(wú)線電波碰到飛機(jī)、導(dǎo)彈等時(shí),一部分雷達(dá)波便會(huì)反射回來(lái)。根據(jù)反射無(wú)線電波的時(shí)間和方位便可測(cè)算出其飛行目標(biāo)的位置。
2。改變飛機(jī)的外形和結(jié)構(gòu)——一般飛機(jī)的外形比較復(fù)雜,總有許多部分能夠強(qiáng)烈反射雷達(dá)波,例如發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道和尾噴口、飛機(jī)上的凸出物和外掛物、飛機(jī)各部件的邊緣和尖端等。而隱形飛機(jī)的外形十分獨(dú)特,如B-2轟炸機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道布置在機(jī)體上方,沒(méi)有外掛物暴露在機(jī)體外。