主题：隐身衣技术I：导言 -- witten1
家园 隐身衣技术I：导言 未经允许，谢绝转载
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。
[SIZE=3]
导言[/SIZE]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。
[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。
元宝推荐：海天, 通宝推：桥上,南云北望,潮起潮落,
本帖一共被 4 帖 引用 (帖内工具实现)家园 加公司发明量子隐身材料 能否评论一下以下的新闻？谢谢
超级隐形生物科技公司已经研发出通过使穿着者周围的光波弯曲而实现隐身效果的量子隐形伪装材料
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改据报道，这种名为“量子隐形”的伪装材料可以使光线弯曲，从而使其覆盖的物品实面“隐身”。
其制造商——加拿大超级隐形生物科技公司称，“量子隐形”实际上跟哈利·波特穿的隐身斗篷非常相似，不仅能“骗”过肉眼，在军用夜视镜、红外线和热成像技术的探测下，也能成功隐身。并且，这种技术不需要借助相机、电池、光线或镜子，它的质量很轻，成本也不昂贵。
但是，该公司称，由于这项研发过于机密，他们不能对外展示这种先进的材料，也不能透露任何有关如何使光线变弯的细节。该公司只在其官网上提供了一些模型，介绍该材料能够达到的效果。
家园 小时候看过一本苏联的《趣味物理学》 讲到隐身人的时候说，唯独眼睛不能做到隐身，眼睛要隐身的话，就看不到任何东西了
家园 请看你下面的帖子
家园 既然是光线折射，那么人在隐藏区，是不是也看不到外面的东西 家园 隐身衣技术V：总结 总结
隐身衣的设计及建造是光学领域的巨大挑战。在理论方面，光学变换为隐身衣技术提供了完整的方案，但在实际实现中则需要完全精通元材料的建造。在射频范围的隐身技术已经取得了很大的进步，而最近可见光范围的隐身衣也已经在有限的波段范围内造出来了。随着在射频范围的隐身衣实际应用的开始，我们可以期望隐身衣技术在全频范围内的进一步的发展。尽管如此，我们还是得说在可以预见的未来，我们能实现的隐身衣仍然将只是“坚硬”实验装置，而从这一点上来说的话，似乎带有“柔软灵活”内涵的“隐身衣”这一词并不是一个对当前技术的恰当描述。
最后，同许多巨大挑战一样，伴随着隐身衣研究过程中的所发展出来的新的技术将不仅仅只是局限于隐身衣的研究而是会在更多更广的领域得到应用。设计并建造一个能精细控制辐射流的系统的能力本身就是一个强大的工具，这个强大的工具必然会有许多别的应用，尽管也许并不是所有的这些别的应用都能如同像隐身衣这样的吸引人眼球。
完。
PS：我跳过了对声波等隐身技术的翻译，感兴趣的朋友可自己直接通过导言里的链接去看。谢谢。
家园 隐身衣技术IV：元材料 元材料
在先前的几节里我们设想了许多种的实现隐身衣的方案，但是如若我们无法找到实现相关功能的材料的话那一切就只是理论上的空想了。幸运的是，其中的一些隐身衣方案相对来说比较容易实现，而元材料的出现极大的拓展了我们可以应用的材料的范围。
元材料的想法就是通过改变已知材料的物理结构来达到我们所需要的电磁场的性质的目的。一个简单的例子就是在电介质里制造出一系来的微小的空穴。如果所有这些的微小的空穴都比相关的入射的电磁波的波长小得多，那么从入射光看到的将是一个平均的响应和约化的有效的介电率。更多得类似于微小的金属共振器的复杂材料能产生更奇特的效应----负折射率。假定被处理的部位（比如先前所说的微小的空穴）保持着远小于波长的尺寸，这时这材料的性质就可以用有效的介电率和磁导率来解释了。可是正如我们所看到的，自然界不曾对材料的电磁性质表现出我们所想要的慷慨，我们只能有非常有限范围的选择，而且具有负折射率的材料在自然存在的材料中并不存在（到目前为止）。所以人工实现的元材料具有负折射率的这一优良性质使得元材料成为实现隐身衣的不二人选。隐身技术要求隐身材料的性质是连续的变化且一般来说材料是各向异性的。元材料适时的满足了这些要求。
上图左半边是第一个的隐身衣技术在微波频率范围（@8.5GHz by Duke Group）内的实现，其实现了对所被包围区域的几乎完美的隐身；而上图的右半边是另一个隐身衣技术在近红外区域（@632.8纳米（这已经接近可见光了） by Berkeley Group）的实现，我们可以在上图右下方看到其实现了一个4微米*0.4微米见方的几乎完美隐身区域，这样的隐身技术是“地毯式”隐身衣（详见前节介绍）。Berkeley组及别的组的最近几年实验表明恰当的材料的结构设计可以使得“地毯式”隐身衣技术适应用于很宽的频率范围的隐身(从微波到可见光)。
通宝推：TopGun,