隱身夢想如何實現(xiàn)-新知探索
足以欺騙雷達的隱形飛機問世50余年。不過,它離普羅大眾很遠。
而物理學(xué)界和材料科學(xué)界對隱身衣的持續(xù)關(guān)注,滿足了人類的好奇心。電影《哈利·波特》中的隱身斗篷則加劇了人類對隱身衣的想像。
英國《物理世界》雜志日前援引英國科學(xué)家的解釋稱,理論上可以造出一種隱身衣,利用光波傳輸速度的變化,達到隱身的目的。如果真的變成現(xiàn)實的話,銀行大盜可以“從容”撬開銀行保險箱,但銀行的閉路電視則顯示一切正常。
銀行監(jiān)控攝像頭一如往常地監(jiān)視著金庫。閉路電視的屏幕顯示,無人靠近保險柜。
不過,突然在一個特定的時刻,被攝像頭攝入的光變慢;此后,光的速度又開始變快。在一慢和一快之間,時間出現(xiàn)空隙,傳輸?shù)綌z像頭內(nèi)的光質(zhì)子束突然“失蹤”,留出一個短暫的黑暗時刻。
光失蹤人隱身
就在這個光失蹤的黑暗時刻,身著新型隱身衣的江洋大盜大搖大擺地走到保險柜旁,拿走了大量的現(xiàn)金,隨后小心翼翼關(guān)上保險柜的門,最終堂而皇之地走出銀行。
江洋大盜離開現(xiàn)場后,傳輸?shù)綌z像頭中的保險柜畫面的光速開始加速,很快跟上之前光波的速度,因為這個空隙時間很短,光波先慢后快,平均速度卻是一致的。因此,通過閉路電視看到的場景始終是一樣的,即正常畫面沒有任何變化。
這是英國帝國理工學(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。
小雞穿過高速公路
想像在一條繁忙的高速公路上,所有汽車均以勻速前行,且汽車的流量是固定的,不會變化。此時,有一只小雞想要穿過馬路,可是車子一直在開,它怎么才能穿過去呢?
于是,有一排汽車開始慢慢減速,逐漸和前排汽車?yán)_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去,沒有被任何車子軋到。
如果時間足夠,小雞甚至還可以在空隙中停留一會兒,跳個舞什么的。當(dāng)它過去了之后,減速的汽車迅速加速,趕上前排汽車。
在遠處的旁觀者看來,整個車流的平均時速未變,也沒有一個車道的汽車跑到另一個車道上,所以看起來交通并沒有停,一切都很正常,沒有什么動物阻礙了車流的行進。
光的速度有玄機
“光的減速和加速之間,出現(xiàn)了時間的停頓。這時做任何事情,都不會被觀測到。”英國帝國理工學(xué)院研究人員保羅·金斯勒道破其中的奧妙所在。
英國《物理世界》刊文稱,人類看到的世界,是通過進入人眼的光波、進入人耳的聲波來決定的。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,從而影響人的視覺和聽覺,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。而英國帝國理工學(xué)院的研究者們通過數(shù)學(xué)計算,證明通過特殊材料能讓光速變化,讓時間中出現(xiàn)一個空隙,從而實現(xiàn)“時間隱身”。
如同在江洋大盜的例子中所述,可以創(chuàng)造一個光的停頓時刻,并將光速流分成“之前”和“之后”,令光波的傳送先慢后快,但中間卻有一個短暫時刻,江洋大盜的一舉一動不會被光波觀測到。
英國帝國理工學(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,形成了一個秘密通道,就像馬路遠方的人看不出車流發(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),這就像科幻小說中描述的“瞬間轉(zhuǎn)移”一樣,而在這個瞬間,小雞做了什么事,沒有人知道。
納米材料受器重
英國帝國理工學(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和目前其他的隱身衣一樣采用當(dāng)前很火的“超級材料”,一般會涉及納米材料,因為光穿越特定納米材料時,會產(chǎn)生復(fù)雜反應(yīng)。
要造出這種隱身衣,設(shè)計者可設(shè)計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)光粒子傳過來時,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,因受到了納米材料的影響,其減速再加速,在中間形成了一個觀測不到的黑暗時間。
金斯勒指出,有關(guān)江洋大盜的例子只是為了說明隱身衣的原理。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到現(xiàn)實,更大的可能是在一些信號處理和計算機領(lǐng)域。目前,金斯勒已在展開一種電磁場“斗篷”的研究。在一臺計算機或手機中,特定的數(shù)據(jù)通道可以在“斗篷”的演示下,打亂常規(guī)的計算,而優(yōu)先進行某種數(shù)據(jù)處理。但對于整個電路板來說,原先的信息處理并沒有停頓,依然處在連續(xù)過程中。由此,或許可以大大優(yōu)化、加速計算機或手機等電子設(shè)備的處理能力。
隱形飛機如何隱形
主要有兩種途徑減少飛機的RCS雷達散射截面積(RadarCross-Section,縮寫為RCS),是指飛機對雷達無線電波的有效反射面積。B-52轟炸機的RCS大于100平方米,易被雷達發(fā)現(xiàn);B-2轟炸機(上圖)的RCS約為0。01平方米,一般雷達很難探測到它。
1。采用吸收雷達無線電波的涂敷材料和結(jié)構(gòu)材料。
雷達是利用無線電波發(fā)現(xiàn)目標(biāo),并測定其位置的設(shè)備。無線電波具有恒速、定向傳播的規(guī)律,因此,當(dāng)無線電波碰到飛機、導(dǎo)彈等時,一部分雷達波便會反射回來。根據(jù)反射無線電波的時間和方位便可測算出其飛行目標(biāo)的位置。
2。改變飛機的外形和結(jié)構(gòu)——一般飛機的外形比較復(fù)雜,總有許多部分能夠強烈反射雷達波,例如發(fā)動機的進氣道和尾噴口、飛機上的凸出物和外掛物、飛機各部件的邊緣和尖端等。而隱形飛機的外形十分獨特,如B-2轟炸機的發(fā)動機進氣道布置在機體上方,沒有外掛物暴露在機體外。