隐形(2)
历史上的隐形
隐形或许是古代神话中最古老的概念之一。自有史以来,独自度过令人不寒而栗的夜晚的人们便会被看不见的死者灵魂、早已离世之人潜伏在黑暗中的魂魄所惊吓。希腊英雄珀尔修斯(Perseus)在武装了可使人隐形的头盔后得以杀死邪恶的美杜莎(Medusa);军队将领们一直梦想拥有隐形装备,因为隐形后可以轻易地突破敌人防线,并且出其不意地赢得胜利;罪犯们可以利用隐形来实现巧妙的偷盗。
隐形在柏拉图(Plato)的伦理道德理论中起着中心作用。在他的哲学杰作《理想国》(The Republic)中,柏拉图详细讲述了裘格斯戒指(ring of Gyges)的神话。吕底亚(Lydia)贫穷但诚实的牧羊人走进了一个隐蔽的山洞,发现一座坟墓里有一具佩戴着一枚黄金戒指的尸体。裘格斯发觉这枚戒指具有让他隐身的魔力。很快,穷苦的牧羊人就被这枚戒指赋予他的力量所控制。在偷偷潜入国王的宫殿后,裘格斯使用他的魔力诱惑了皇后,并在她的帮助下杀死了国王,成为吕底亚的下一任国王。
柏拉图想要述说的寓意是:没有人能够抗拒可以自由偷盗和杀戮的诱惑。每一个人都是可以被腐蚀的。道德是从外界强加于人的社会构建。一个人或许可以在公众面前表现得道德以维护他正直诚实的名誉,可一旦他具有了隐身的能力,运用这种能力便势在必行(有些人相信这个伦理故事是J. R. R·托尔金《指环王》三部曲的灵感来源,在这部作品中,一枚能给予佩带者隐身能力的指环同时也是邪恶之源)。
隐形也是科幻小说中常见的剧情铺垫。在20世纪30年代的《飞侠哥顿》系列中,飞侠隐身以摆脱酷明(Ming the Merciless)的行刑队;在《哈利·波特》系列小说和电影中,哈利披上一件特殊的袍子好让他在霍格沃茨城堡中漫步而不被发现。
H. G. 威尔斯以他的经典小说《隐行人》将这一神话事物在很大程度上现实化了。在小说中,一位医科学生偶然发现了四维的力量,并且隐身了。不幸的是,他将这一玄妙的能力用于私人攫取,开始了一系列犯罪活动,并且最终在试图逃避警察的时候绝望地死去。
麦克斯韦方程和光的奥秘
直到苏格兰物理学家詹姆士·克拉克·麦克斯韦——19世纪物理学界的巨人之一的研究成果问世,物理学家们才对光学定律有了确定的了解。从某些意义上来说,麦克斯韦正是迈克尔·法拉第的对立面。法拉第在试验中有着惊人的直觉却完全没有受过正式训练,而与法拉第同时代的麦克斯韦则是高等数学的大师。他在剑桥大学上学时擅长数学物理,在那里艾萨克·牛顿于两个世纪之前完成了自己的工作。
牛顿发明了微积分。微积分以“微分方程”的语言来表述,描述事物在时间和空间中如何顺利地经历细微的变化。海洋波浪、液体、气体和炮弹的运动都可以用微分方程的语言进行描述。麦克斯韦抱着清晰的目标开始了工作——用精确的微分方程表达法拉第革命性的研究结果和他的力场。
麦克斯韦从法拉第电场可以转变为磁场且反之亦然这一发现着手。他采用了法拉第对于力场的描述,并且用微分方程的精确语言重写,得出了现代科学中最重要的方程组之一。它们是一组8个看起来十分艰深的方程式。世界上的每一位物理学家和工程师在研究生阶段学习掌握电磁学时都必须努力消化这些方程式。
随后,麦克斯韦向自己提出了具有决定性意义的问题:如果磁场可以转变为电场,并且反之亦然,那若它们被永远不断地相互转变会发生什么情况?麦克斯韦发现这些电—磁场会制造出一种波,与海洋波十分类似。令他吃惊的是,他计算了这些波的速度,发现那正是光的速度!在1864年发现这一事实后,他预言性地写道:“这一速度与光速如此接近,看来我们有充分的理由相信光本身是一种电磁干扰。”
这可能是人类历史上最伟大的发现之一。有史以来第一次,光的奥秘终于被揭开了。麦克斯韦突然意识到,从日出的光辉、落日的红焰、彩虹的绚丽色彩到天空中闪烁的星光,都可以用他匆匆写在一页纸上的波来描述。今天我们意识到整个电磁波谱——从电视天线、红外线、可见光、紫外线、X射线、微波和γ射线都只不过是麦克斯韦波,即振动的法拉第力场。