[现实“死亡圣器”]死亡圣器

　　随着“哈利?波特”系列终结篇的电影上映,作为“死亡圣器”之一,隐身斗篷再次为观众津津乐道。那么,现代科技可以实现多大程度的隐身呢? 　　 　　在《哈利?波特》的电影中,只要你穿着隐身斗篷,连死神都无法找到你。电影很夸张,但是,现在的科学家发现,只要有一种对可见光的波长不起作用的新材料,隐身还真不难。
　　
　　换个角度就穿帮
　　迄今为止,现代科技实现隐身效果的途径不外乎光学伪装(Optical Camouflage)和超材料(Metamaterials)。
　　光学伪装的简单原理是,将人身后的场景录制下来,再正面投射到人身上,从而造成人可以被看穿的错觉。超材料的技术则更为先进。用这种结构比光波更小的材料制做的斗篷,能使可见光绕过物体,就像水流绕过溪中的岩石一样。
　　光学伪装的背后是一种被称作现实增强(Augmented Reality)的系统,这个系统能将计算机生成的信息作为用户的视觉信息补充。为了实现隐身效果,光学伪装需要的设备包括:高度反光材料制作的外套、数码摄像机、电脑、投影仪和特制的半镀银镜板。
　　数码摄像机用于捕捉人身后的场景,电脑随即对这些捕捉到的影像进行处理,使其在被投射时仍能保持真实感。投影仪接收了经过电脑处理的影像后,通过针孔大小的光阑把它投射到镀银部分的镜板上。镜板再将光影完全反射到人身穿着的斗篷上面。反光材料做的斗篷又把光影直接反射回去。被反射回的光影穿过透明部分的镜板,最终进入到观察者的眼中。经过这样一个过程之后,人身后的场景被前移,作为补充信息恰好填充了实际上被斗篷遮盖住的部分。从观察者的角度看,身着斗篷的人就像是隐形了。
　　这其中斗篷的反射能力是个关键因素。中学物理告诉我们,光线在不同物体结构表面上的反射效果是有差别的。无论是平面上的镜反射,还是粗糙面上的漫反射,都会造成反射光与入射光之间有一定角度。而照射到球体上的光线则会在反射时按原路返回,这就是逆反射现象。
　　隐身斗篷的高科技面料上覆盖着成千上万的小玻璃珠。这样,站在光源处的观察者就可以接收到更清晰的反射影像。光学伪装所造成的隐身错觉也因而更真实。不过,这个系统最大的问题在于,观察者必须站在特定的位置才能产生隐身错觉,稍微换个视线角度,穿着斗篷的人就会昭然若揭了。
　　
　　隐身也要“相对论”
　　要像哈利?波特那样隐身,超材料为科学家们提供了一种更令人瞩目的技术可能。超材料是一种比光的波长还小的微型人工结构,它具备的负电磁性可以影响到一个物体与电磁场之间的交互作用。
　　光波和声波是人接收影像与声音信息的媒介。如果我们能够使这些媒介避开目标物体,我们就相当于让目标隐形了。
　　2006年,美国杜克大学的研究人员借鉴了一位英国理论物理学家的理论,制造出了一种可以扭转微波的超材料。这种超材料中的扭转元启动后,可以引导特定频率的微波绕过超材料的中心区域。一年之后,马里兰大学的科学家们制造出了一件10微米大小的隐身斗篷。这件微型斗篷使用了黄金制作的同心环,并在里面注入了偏振青色光。这些同心环能将光线从内裹物体上引导开,从而实现物体隐形。
　　但是这两种超材料有一共同缺陷,它们都只能作用在单层二维空间中,在纵轴方向上,物体就无法被隐藏。2010年年初,德国卡尔斯鲁厄理工学院的科学家们研究出一种地毯斗篷,首次实现在三维空间里让物体隐形。地毯斗篷的理论依据是,将物体隐藏在一块突起物下,然后在突起物上放置一块斗篷,这层光学特性经过设计的超材料将光线折射,让突起物看上去跟消失了一样。
　　科学家们已经制作出的地毯斗篷只有1微米高,而以现有的纳米技术,真正可用的三维地毯斗篷还有些遥远。但这并不妨碍科学家们在理论上对隐身斗篷进行更多的想像。
　　英国伦敦帝国理工学院的科学家们认为,如果加上时间这个维度,我们就可以制造出一个时空隐身斗篷,当斗篷中的人做出一些行为时,外部的观察者却不会有任何察觉。
　　理论上,这个四维隐身通道需要前后两堵透明的墙。当有人进入这个通道之后,后墙将对从背后光源发出的光波进行压缩。而在这个人结束行为离开之后,前墙再将通过的光波延展,与外部光线完美结合。这样就形成了一个时空上的盲点。如果这两堵墙在此期间位置被移动,人的一次进出,就会像是经历了一次时空转移。
　　隐身斗篷的研究者法瓦罗(Alberto Favaro)解释:“想象一下计算机数据在满是汽车的高速公路一样的通道上移动。你想让行人穿过并且又不阻断交通,因此你将没有到达路口的汽车减速,同时让在路口或是已经经过路口的汽车加速,这样就开辟了一条通道供行人穿过。同时路上的旁观者只看到川流不息的车流。”
　　在他们计算过程中突然出现的一个问题就是要加速被传输的数据并且还要不违背相对论。法瓦罗通过设计一种在时间和空间中呈现不同性质的特殊材料而解决了这个问题,进而促进了斗篷的形成。

相关热词搜索：现实 死亡 现实“死亡圣器” 哈利波特与死亡圣器上 哈利波特与死亡圣器下