隐形(7)
超材料的未来
超材料的进步可能会在未来加快,简单来说是因为在创造使用光束和非电力的晶体管方面目前已经存在巨大的需求。对于隐形的研究因此也能搭上进行中的以制造出硅芯片替代品为目的的光子晶体和等离子体光子的顺风车。已有上亿美元被投资于创造硅芯片替代品的技术,超材料的研究会从这些研究尝试中获益。
随着在这一领域内每隔数月就产生突破,一些物理学家认为某种形式的实用性隐形盾牌可能会于几十年内在试验室中产生,这并不让人惊讶。举例来说,科学家们自信在未来几年内将能够创造出可以使物体至少在二维中完全在一种可见光频率下隐形的超材料。要做到这点,微型的纳米植入体必须不被固定为常规的阵列,而是以繁复的形式排列,这样光束将会平滑地围绕一个物体弯曲。
下一步,科学家们必须制造出能在三维中弯折光线的超材料,而不仅仅是在平面的二维表面。光刻对于制造平面硅晶片来说是完美的技术,但是制造三维超材料需要将晶片垒成复杂的形式。
此后,科学家们必须解决一个难题——制造出能弯曲不止一种、而是许多种频率的超材料。这可能是最困难的一步,因为到目前为止设计出的微型植入体只能精确地弯曲一种频率。科学家们或许不得不制造以多层次为基础的超材料,每一层弯曲一种特定频率。对这一问题的解决方法还不太明朗。
不过,一旦隐形盾牌最终被制成,它或许会是一个笨重的装置。哈利·波特的隐身衣是用轻薄、柔韧的布料制成,并且能让任何披着它的人隐身。但是为了实现这一点,隐身衣内部的折射率必须要随着它的飘摆不停改变,而这是不切实际的。真正的隐身“衣”更有可能是用超材料组成的固体圆柱体构成的,至少最初会是这样。如此一来,圆柱体的内部折射率就会是固定的(更加先进的隐形盾牌最终可能会加入柔韧的、能够扭曲而且仍旧使内部穿过的光线沿着正确的路径通过的超材料。通过这种方法,隐身衣内部的任何人都可以自如活动)。
有人指出了隐形盾牌的一个缺陷:任何处于其内部的人都无法在不现身的情况下看到外面。想象一下,哈利·波特全身都隐形,只有眼睛除外,它们看上去飘浮在半空中。任何隐身衣上为眼睛挖出的洞都能从外面清楚地看见。如果哈利·波特完全隐身,他就会两眼一抹黑地坐在他的隐身衣下(这一问题的解决方法之一或许是在眼洞附近的位置放置两块玻璃片。这两块玻璃片可以起到“分光片”的作用,将很小一部分射在玻璃片上的分光走,随后把光送入双眼。如此,大多数到达隐身衣的光线就会绕着它周围流走,保证隐身衣中的人隐形,但是有非常小的一部分光会被转移到眼中)。
科学家和工程师们对于在未来几十年中制造出某种形式的隐身盾牌非常乐观,其程度抵得上这些困难所造成的悲观。