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主题:隐身衣技术I:导言 -- witten1

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家园 隐身衣技术I:导言

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本想再放一放,因为相关方面的文献已经非常多了,实在是没有那么多的时间去看哪怕是几篇的工作。不巧的是,前几天在APS的physics focus上刚好有一篇对这方面的工作的趋势的一个评论,看完之后觉得也是对这两三年许多重要的工作的一个不错的比较科普的总结了,相关的英文链接可直接参见John Pendry:Taking the wraps off cloaking。所以就想仿照前次翻译《中国核武》(witten1:中国核武(1964--1996))的方式,把这篇关于隐身技术的评论文章照本翻过来,自己也就可以减轻不少的工作量,同时也借此做一下这方面的科普。

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导言
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近百年来,无数的小说家及科学家们都从完隐身的可能性里面获得灵感----这样的完全隐身是我们既不能找那个被隐身物体的蛛丝马迹也不能找到隐身衣本身。最近几年理论发展表明了理论上这样的隐身技术是可行的,理论上不仅可以实现对电磁波的完全隐身也可以有限的扩展到一些特殊类型的波动,比如声学波等的完全隐身。而最近两三年来一系列激动人心的实验则充分表明了隐身衣技术在技术上也是完全可行的。

对于我们芸芸大众而言,“眼见为实”是我们每一个人心中的很难动摇的信念,这样的信念比起我们对我们身体的其他部分的感知能力要强烈得多,以至于当我们的眼睛欺骗我们给了我们一个令人困惑的结果我们总是会习惯性的将其归因于魔术甚尔是超自然的力量。这也同时激起了最近人们对于实现真正的隐身衣技术的极大的热情。在本文里我们将回顾这股研究执潮之下的理论和实验并预想在示来几年可以期望的技术和很有可能还不能实现的技术。

点看全图

[SIZE=3]From APS.上图为海市蜃楼,下图为光线在连续折射之后弯曲的绕过障碍物[/SIZE]

光沿直接传播对我们而言在大多数的时候都是正确的,但是我们也知道存在不少的例外的,比如海市蜃楼----当一个热的表面回执上方的空气导致上方的空气的密度存在一个梯度的变化这样就有了一个折射率的梯度。这样的折射率梯度将使得光线弯曲前进从而使人们对眼前所看到的东西的真实位置产生错误判断。比较典型的是来自天空的光线被这样的梯度折射之后,让人产生不远处有微微发亮的水面的错觉,这样的错觉对于一个在沙漠中的干渴的旅行者而言无疑是不幸的。在炎热的天气下让人觉得会有潮湿的路面的错觉也是基于类似的原理。

隐身工程所要实现的正是对折射率梯度的控制以实现对光线的弯曲。光被隐身设备引导,绕着被隐物体弯曲,并回到原先的直线轨道,就像滑雪的时候,迅速绕过一棵树,给人一个穿过那棵树的错觉。观察者并没有意识到这种小把戏存在的可能性,只看到隐身物后面的东西而看不见被隐身物和隐身衣。隐身的真正挑战在于推导出隐身光学性质的理论方案,更挑战的在于把这些理论限制条件转为现实。光学变换提供了理论背景,而元材料提供了实现理论方案所需参数的方法。

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