直到前不久，浙江大學(xué)陳紅勝教授團(tuán)隊(duì)研制出隱形器件橫空出世，終于讓隱形在可見光波段得到了一定程度的實(shí)現(xiàn)。然而這種隱形也是不完美的，只有從六邊形隱形器件正對(duì)六條棱角的方向看過去，才有比較好的隱形效果，此外隱形器件本身也并不能隱形。

2、可見光尺度的隱形

負(fù)折射率材料要么是在納米尺度上讓可見光和近紅外光彎曲，要么只能彎曲微波。而人們想要的，是在肉眼可見的尺度上實(shí)現(xiàn)可見光的轉(zhuǎn)彎

陳紅勝研究團(tuán)隊(duì)工作人員、博士鄭斌整理一件隱身裝置。新華社發(fā)

陳紅勝團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新之處在于，他們實(shí)現(xiàn)了可見光波段的物體隱形。

為什么我們能“看”到物體？當(dāng)光線照射到物體上時(shí)，會(huì)在物體上發(fā)生散射。散射的光線被人眼等“感應(yīng)器”接收，就能識(shí)別那里存在的物體。

陳紅勝介紹，目前應(yīng)用的隱形技術(shù)，大部分是通過吸收電磁波，讓反射回去的電磁波達(dá)到最小。隱形飛機(jī)等就是應(yīng)用這種方法。

但是在可見光頻段，這種技術(shù)就相當(dāng)于給物體穿了一件不反射光波的黑色衣服一樣，在黑暗的背景中不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，但是在明亮的背景中卻更顯眼。

烏爾夫·萊茵哈特和約翰·彭德利在論文中提出，利用坐標(biāo)變換的方法設(shè)計(jì)隱身衣，既不反射也不吸收電磁波，而是使電磁波繞過被隱身的區(qū)域，按照原來的方向傳播，從而使物體隱形。這種隱形途徑為其他研究者打開了思路。

光線沿直線傳播是眾所周知的事實(shí)，科學(xué)家們真的能讓光線轉(zhuǎn)彎嗎？事實(shí)證明是可以的。這其中涉及負(fù)折射率材料。

光從正折射率材料入射到具有正折射率材料的界面時(shí)，投射光線和折射光線分別位于界面法線兩側(cè)。而當(dāng)光從正折射率材料入射到具有負(fù)折射率材料的界面時(shí)，入射光線和折射光線位于界面法線方向同一側(cè)，也就是說，在這種材料中，光出現(xiàn)了扭曲的現(xiàn)象。光線轉(zhuǎn)彎了，負(fù)折射率材料和隱藏在負(fù)折射率材料內(nèi)的物體也就隱形了。

之前提到的戴維·史密斯、沙拉耶夫、劉若鵬的團(tuán)隊(duì)所研究的隱身衣都屬于這類。沙拉耶夫介紹他的負(fù)折射率的超材料時(shí)說，當(dāng)微觀結(jié)構(gòu)的尺寸與光波的波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，就能夠表現(xiàn)出某些光學(xué)和電磁學(xué)上的特異性，“而我的材料結(jié)構(gòu)比光波波長(zhǎng)還小”。

他依靠一排從中心點(diǎn)開始沿輪輻方向向外輻射的微型針，將光的折射和扭曲減少到幾乎為零，使得圍繞著隱身衣的光線發(fā)生彎曲，從而實(shí)現(xiàn)了隱形。

而劉若鵬的隱身衣則以數(shù)千塊細(xì)小的“特異材料”片制成，這種人造纖維玻璃般的物料能控制光線。研究員透過一系列復(fù)雜的計(jì)算輔助，把這些“特異材料”片排列成可以“抓取”微波，并且令它們的路徑變彎。

但他們的負(fù)折射率材料要么是在納米尺度上讓可見光和近紅外光彎曲，要么只能彎曲微波而非可見光。而人們想要的，是在肉眼可見的尺度上也能實(shí)現(xiàn)可見光的轉(zhuǎn)彎。陳紅勝做到了。

陳紅勝課題組提出了一種可見光波段多邊形隱身衣的設(shè)計(jì)方法，通過均勻線性光學(xué)變換的方法，設(shè)計(jì)并簡(jiǎn)化了隱身衣各個(gè)部分的參數(shù)，對(duì)于隱身衣從理論走向?qū)嵱闷鸬搅舜龠M(jìn)作用。

陳紅勝說，完美的隱身衣要求所有的光線保持相同相位，因此進(jìn)入隱身衣的光線必須跑得比外部光線快，這就要求隱身衣的材料對(duì)不同光線具有不同的折射率。

“小溪里的流水，經(jīng)過一塊石頭時(shí)，溪流會(huì)繞過石頭后再合攏了繼續(xù)向前，如同沒有遇到過石頭一樣。進(jìn)入隱身衣的光線要繞過物體，所以走過的路徑長(zhǎng)；沒有進(jìn)入隱身衣的光線是一條直線，走過的路徑短”。

課題組發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters，PRL）上的論文首次解釋了隱身衣的物理機(jī)制，提出了對(duì)隱形效果定量分析的理論框架，這項(xiàng)成果將在隱身衣的設(shè)計(jì)中起到重要的指導(dǎo)作用。“我們由此可以計(jì)算出怎樣的參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)多少程度上的隱形。”陳紅勝說。

但是，雖然首次真正實(shí)現(xiàn)了可見光波段的隱形，但必須看到，隱形技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)在某一個(gè)頻段上隱形。肉眼見不到的隱身衣雖然在可見光頻率范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)隱形，但是用其他頻段的電磁波還是可以探測(cè)到。這跟能逃過雷達(dá)監(jiān)測(cè)的隱形飛機(jī)用肉眼卻能看到是同樣的道理。