美国研究人员表明,由于物理定律,隐身装置的实际工作效果存在根本限制。
这意味着,基于当今的技术,虽然我们可能能够开发出隐形斗篷来隐藏特定电磁波长(例如可见光或无线电波)的物体,但我们不太可能能够掩盖大型物体一次多个波长。
“问题是,‘我们能制造出一种被动斗篷,让人类规模的物体隐形吗?’”德克萨斯大学奥斯汀分校的首席研究员 Andrea Alù 说道“事实证明,对于任意的入射波和观察点,用无源材料涂覆物体并使物体看起来好像不存在一样存在严格的限制。”
换句话说……可能不是。如果你足够仔细地听,你几乎可以听到一百万个书呆子的梦想被粉碎的声音。你对我们撒了谎,JK罗琳。
Alù 所指的被动材料是具有特殊属性的材料,可以让它们隐藏物品而无需从外部电源获取能量,例如本质上能够弯曲或吸收光的超材料。
为了找出其性能的极限,工程师们使用了一种称为宽带匹配的 Bode-Fano 理论。简而言之,这意味着他们研究了一个物体有多大,我们试图掩盖它们的电磁波有多长,并基于现有的无源材料,弄清楚它是否可行。
从结果来看,也不全是坏消息。他们表明,虽然较大的物体很难隐藏,特别是在较短的波长下,但仍有希望完全隐藏较小的物体。
“我们已经证明,利用目前基于无源材料的技术,不可能彻底抑制坦克或飞机对可见频率的光散射。”研究人员之一弗朗西斯科·蒙蒂科内 (Francesco Monticone) 说道。
“但是对于大小与激发它们的波长相当的物体(例如,典型的无线电波天线,或某些光学显微镜工具的尖端),导出的界限表明你可以做一些有用的事情,限制变得更宽松,我们可以量化它们。”
他们也不想成为黛比的沮丧者。该团队决定首先尝试找出这些限制的原因是,他们希望隐形装置能够尽快改进,而了解真正的限制是比研究人员不切实际地尝试实现目标更好的方法,叹息,用被动材料制作人类隐形斗篷。
好消息是,德克萨斯大学团队既然已经设定了这些限制,现在正在寻找其他方法来超越这些限制。
“我们的团队和其他人一直在探索主动和非线性隐形技术,这些限制并不适用,”蒙蒂科内说。
“或者,我们可以瞄准更宽松的隐形形式,例如在光传输时引入相位延迟的隐形装置、伪装技术或其他给人透明印象的光学技巧,但实际上不会减少光的整体散射。”
虽然进展缓慢,但研究人员已经表明,已经有可能完全遮盖微观物体,并使用镜头在稍大的物体周围弯曲光线。
令人印象深刻的是,哥伦比亚大学的科学家团队还设计了一种无线电波隐形装置假设可以保护地球免受外星生命形式的侵害。
因此,虽然现在事情看起来不太可能,但永远不要说永远,因为你永远不知道我们将来会想出什么样的技术。
“即使有主动斗篷,爱因斯坦的相对论从根本上限制了隐形的最终性能,”阿卢说。 “然而,通过新的概念和设计,例如主动和非线性超材料,有可能在追求透明和隐形方面取得进展。”
该研究已发表在期刊上光学。