如何实现物体隐身

2/13/2006，前几天在北京的时候，注意到这样一条新闻。就是俄罗斯的几名科学家发明了一种让物体隐身的技术。稍微具体地说就是在物体表明涂敷一层所谓黄金胶体粒子，这种涂层能够避免物体表面散射任何光线，从而达到隐身的效果。
对这个问题，我Google一下，发现来自三思科学网的一篇文章。这篇文章更详细地介绍了美国科学家此前在隐身技术领域的工作。全文如下：
　　宾夕法尼亚大学的Andrea Alù和Nader Engheta说，一种“等离子体振子罩”(plasmonic cover)可以使物体“几乎不可见”。这一概念还停留在设想阶段，不过它显然并不违背任何物理定律，理论上是可行的。
　　伦敦帝国理工大学的物理学家John Pendry说：“这个概念非常有趣，有着重要的应用潜力。它可能在隐形技术和伪装方面有用武之地。”
　　以前人们也开发过一些隐形衣，但所用原理大抵与变色龙相似：用屏幕显示与背景相似的颜色和图案，屏幕下的物体就被隐藏起来了。
　　例如，美国北卡罗莱纳州的Ray Alden设计了一种光学系统，可在物体表面上投射出与其下方背景相同的图案。东京大学的科学家在根据类似原理研制一种隐形织物，它含有发光颗粒，可在织物表面投射出背景图案。
　　Alù和Engheta设计的隐形衣做得比这更彻底，它是一个独立的结构，可以使自身在所有角度都几乎不可见。也就是说，它比较像《星际迷航》中罗慕伦人所用的隐形技术，只要按下按钮，飞船就隐身。
　　这一设想的关键在于减少光的散射。我们之所以能看见东西，是因为它们会散射光线。如果可以阻止散射（并且物体并不吸收光），就能使物体隐形。Alù和Engheta设计的等离子屏幕能够与入射光线发生共振，阻止光线散射。
　　金属材料表面的电子有节律地运动时，会产生电子密度波，称为等离子体振子（plasmon）。研究人员说，以等离子体振子材料(plasmonic material)制成的外壳，在入射光频率与等离子体振子共振频率接近时，可以做到几乎不散射光线。外壳的散射抵消物体的散射，使物体不可见。
　　Engheta说，要使物体在可见光下隐形，大自然已经提供了合适的等离子体振子材料：金和银。为了减少较长波长射线如微波的散射，则可以用线圈阵列等制造有特殊电磁性质的隐形罩。
　　Alù和Engheta的计算表明，将球形或圆柱形物体用等离子振子材料覆盖后，它散射光能力非常低。以合适波长的光照射时，物体会显得极小，基本上看不见。
　　不过Pendry警告说，这种东西并不是神奇的隐身衣，要使一个特定物体隐形，它必须经过精密调节以与这个物体性质相适应。另外，一个特定的隐形罩可能只在特定波长的光线下起作用，比如在红光下隐形，但在多种波长的光混合而成的阳光下就不能隐形。
　　一个关键是，只有在散射光的波长与物体尺寸大致相当时，该隐形效应才能起作用。因此在可见光下使物体隐形的效应，可能只能对微小物体起作用。更大物体只能在波长较长的电磁波如微波下隐形。这就是说，该技术并不能用于使人或汽车不被他人看见。
　　不过Engheta说，这不影响该技术在其它方面潜在用途，例如制造不反光的材料，使飞船等大型物体不易被使用较长波长电磁波的设备侦测到。 
  隐身技术和我们的光通信没有多大关系，但是和物理光学有着直接的关系，有着相当大的理论和使用价值。在未来的光通信领域，未必就不会有什么好的应用。