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隐身术

【献给好奇的耳朵】第21期:隐身术

原创 2017-10-25 丁老师 我爱科学课


Invisibility

隐身术

隐身术 来自我爱科学课 00:00 09:54

今天我们讲的这个主题,我想你一定会感兴趣,因为,古今中外多少人曾经幻想过拥有这项神奇的功能,那就是“隐身术”。


当他们自己无法获得时,就把隐身的故事写入到神话故事和科幻作品中,各种千奇百怪的隐身方法真是异彩纷呈。比如《西游记》中,孙悟空使出隐身法去偷蟠桃宴的仙酒,太乙真人为哪吒手绘隐身符,瞒过东海龙王等神奇故事。当然还有深受同学们喜欢的《哈利▪波特》,正是因为哈利有了一件“隐身衣”,他才能多次化险为夷,并在与伏地魔的殊死搏斗中,取得最终的胜利。



为什么人类那么渴望拥有这项能力?因为一旦拥有这样的能力,就拥有了巨大的生存优势,平时,你来无影去无踪。当双方发生冲突时,你更是能立于不败之地,进可攻退可守,别人打不到你,你却可以一击致命。所以,隐身,是人类永恒的梦想。


别急,不单单人类想学隐身术,连动物也想隐形。当然,它们也没有进化出真正的隐身术,而是进化出了类似的功能,比如拟态和伪装,就是模仿周围环境的形态和颜色。别说,还真的相当有效,让我们来欣赏一组动物们的“隐身术”,看看,你找的到他们吗?



当然,这只能称为拟态和伪装,不能算隐身,真正的隐身,是让你根本看不见!!!


怎样才能看不见?先来了解我们是怎样看见物体的!原理是,当光射到物体上后会被阻挡并反射到人的眼睛里,人们就可以通过反射或散射的光“看到”物体。所以说,要想隐身,其实就是一个光学问题。


有两种方法来实现隐身,一是让光线绕过物体,就像“把一块石头放到小溪中,溪流会绕过石头继续向前”,我们的视野里自然就不会出现这个物体;另一种,光线照射到的物体不发生折射或散射,直接穿透物体,隐形就发生了。


我们先来说第一种,让光绕过物体来实现隐身。《光》单元里已经告诉了我们,光是沿直线传播的,它是不会转弯的,这是法国数学家费马最早研究出来的,所以就称为费马定理。别灰心,一个更伟大的科学家告诉我们在一定条件下,光是可以转弯的,这个科学家就是爱因斯坦,这个条件叫做时空弯曲,如果一个物体周围的时空扭曲了,那么光就会沿着扭曲的时空,绕过这个物体前进,这个物体的隐形是实现了。



遗憾的是,时空弯曲这个难度实在是太大了,人类在现阶段是不太可能做到的。


于是,科学家就把更多的精力放在了利用第二种方法来实现人类的隐身梦上面。


首先,他们想到了把人变透明。想象一下,人之所以被看到,就是因为组成人体器官的蛋白质等大分子本身是会反射和散射光线的。如果人体内的蛋白质等大分子变得不再可见,那么光线就像穿过水中的透明玻璃一样,别人就会“无视”这些“人”的存在。



然而,蛋白质大分子对生物体的生存是极为重要的,它的颜色如果改变,可能会引起它生化性质的巨大改变,可能给人体带来致命的隐患,所以,我们不敢胡乱尝试。


实际上,就算真改成透明了也没用。人之所以看得到东西,是光线进入人的眼睛后,在视网膜上投射了影像。如果视网膜也可以让光线通过了,那就不能在视网膜留下投影,他也就看不见东西了。这个时候,别人看不见他,同时,他也看不见任何人。


变透明不行,那就来件隐身衣,研制出不反射光的材料总可以吧,这方面倒是有很大的进展。2015年,美国科学家声称发明出了隐身斗篷,这种斗篷是由上百万个微小的金镜子组成的,这些镜子有多小呢?它们的宽度只有我们头发直径的1/1000。利用这些大小不一的镜子,让散射光相互抵消,让观察者觉得光是从平面上反射过来的。只是,目前的隐身斗篷还非常小,大约只能覆盖几个生物细胞那么大的面积,离我们希望的隐身那是相当遥远。


还有科学家灵光一闪,剑走偏锋。他研究出的隐形衣背后安装了微型摄像机,能够把人背后的影像传送并映射到前面的衣服上,使人能够看到着装者背后的影像,如同着装人是“透明”一般。这个很有意思,但是仅仅是障眼法而已,真正的隐身术尚未到来。


    

顺便提一下,军事上的隐形和平时所说的“隐身术”性质是不同。比如我们常说的隐形战斗机,它的隐形是相对于雷达而言的,它们的机身上面涂抹了能够吸收雷达波的物质,所以在雷达屏幕上就显示不出大飞机了。



但隐形战斗机对人眼来说是不隐形的,也就是说,当这种飞机划过苍穹,可能在雷达上显示不出来,但你的眼睛是看得到的。而且隐形战斗机的造价相当惊人,美国的B2隐形轰炸机价格是24亿美元,相当于我们4个鸟巢的造价,令人乍舌。



小结一下,今天我们聊了隐身术,这个古今中外令人无比向往的神技,我们在科幻小说、神话故事和动物们的身上都能看到它的“影子”。我们讲了实现隐身的两种方法,让光线弯曲或者物体不再反射、散射和吸收光线。并讲到了科学家在隐形技术上所做的尝试和努力。值得我们骄傲的是,我们浙江大学的科研团队,在研究隐身领域有着很强的实力,说不定会在不远的将来,为我们带来耳目一新的“隐身”技术。


让我们对这美好的世界继续保持好奇吧!

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