(大公報記者 倪夢璟)小說《哈利·波特》中的隱身斗篷,未來可能成為普通人衣櫃裏的日常用品?在近日舉行的B站(嗶哩嗶哩)「超級科學晚」活動中,中國科學院院士、復旦大學光電研究院院長褚君浩展示了隱身術——他旋轉身前一塊近乎透明的材料板,板後清晰可見的人物半身瞬間消失。在接受大公報專訪時,褚君浩表示,中國早在隱身材料研究方面進行深入探究。隨着隱身技術應用日益廣泛,「隱身裝備」進入日常生活,可以利用相關材料讓助聽器更加隱蔽,也可能被用作遊戲道具,帶來新的娛樂體驗,「全民隱身」的時代將會到來。
此次褚君浩在舞台上展示的「隱身術」,最大的「功臣」是名為「柱鏡光柵」的材料,「柱鏡光柵」是由一排排微小的圓柱狀凸透鏡排列組成,每一個豎直圓柱狀凸透鏡都能把平行於它的物體縮小變細,這也意味着,在特定的角度中,「柱鏡光柵」利用光的折射原理,將對應物體的光無限折射成一條線,「就好像百褶簾上的圖案一樣,當百褶簾換一個角度後就會變為一條條細線,百褶簾上的圖案也就看不見了,『柱鏡光柵』也就是通過光的折射,將藏在它後的物體無限『擠壓』成一條條細線,自然我的半身就『消失』看不見了。」
折射角度是成功關鍵
不過,褚君浩坦言,想要利用好「柱鏡光柵」,最大的問題是需要考慮好角度,「這也是為什麼當『柱鏡光柵』旋轉90度後才能實現隱身效果,如果換一個角度,可能就沒有隱身效果了。同時,『柱鏡光柵』還利用光學錯覺,將側面的物體折射而出,這樣更加凸顯了隱身的視覺真實感。」
褚君浩介紹,除了「柱鏡光柵」以外,想要躲避肉眼的隱身方式其實還有多種。他舉例,利用折射率相似的兩種物質,例如高硼硅玻璃和甘油,當高硼硅玻璃材質的物體投入甘油中,就會因折射率相近而「隱身」。另外,平面鏡反射成像等也可以實現肉眼「隱身」。
「我們的科研正不斷進步,而能夠實現隱身的材料其實並不稀缺、成本低廉,科學的進步可以讓『隱身』材料運用在我們日常的生活中。」據悉,能夠實現「隱身」的材料中,普通的硬性材料包括玻璃、石英,柔性材料包括一些薄膜材料、聚合物材料等,都可能成為隱身裝備製作的原材料,雖然此次展示的「柱鏡光柵」需要受到角度的限制,但在褚君浩看來,「從理論上來說,隨着科技的發展,我們可能多角度實現隱身,現在的科學家也不斷在推進相關實驗,通過精確的設計,相信最終隱身衣是可以實現的。」
日常場景安全問題需規管
褚君浩表示,未來,隱身材料的運用可以讓人們的生活更加有趣、便捷。例如在舞台上,可以利用這種材料達到特殊的光學效果;對於助聽器等設備,利用相關材料能讓助聽器更加隱蔽。同時,它也可能被用作遊戲道具,帶給人們新的娛樂體驗。「未來如果真的使用了這些材料,也需要注意安全問題,隱身效果可能會導致人們在避讓時發生碰撞,這些問題也是需要去綜合考慮的。」
科普教育|「知識固然重要,科學精神更是關鍵」
選擇在「B站科學晚」活動中展示隱身技術,褚君浩直言,希望讓更多青年人感受到科技的魅力,激發青少年的科學興趣和探究精神。
褚君浩表示,青少年時期的興趣關注點是多種多樣的,「通過這次的實驗,他們或許會對物理學產生濃厚的興趣,或許會被材料科學所吸引,抑或者對化學和生命科學抱有熱情。」每一位青少年的關注點都有所不同,然而褚君浩認為,激發起青少年對科學的興趣是至關重要的。「這種興趣是他們未來探索科學領域、深入研究技術的動力源泉。對於青少年來說,掌握科學知識固然重要,但更關鍵的是能夠培養他們的科學精神。」
而在此次晚會後,不少小觀眾已經成為了褚君浩教授的粉絲。「看完這個視頻,我感到很震撼,隨之而來一股驕傲感油然而生。科學家向我們展示了最先進又有趣的技術,也讓我充滿動力和興趣,我也將不斷努力學習,希望未來能夠在科學領域有好的成績。」上海中學生謝孝恩說未來,會和更多的同學朋友分享這樣的科普視頻,「我也希望能夠建立起屬於自己的科研小團隊,讓更多朋友同學了解科學的興趣。」
全球攻關|軍事技術下凡 「超材料」更親民
「其實,當前世界上每個國家都有關於『隱身』這方面的研究。尤其在軍事領域,『隱身』已經不僅僅是需要躲避肉眼的觀察,還要躲避紅外、雷達等追蹤。」褚君浩表示,提到隱身技術,很多人首先會想到它在軍事領域的應用,隱形飛機就是其中的一個明顯代表。「在國內,我們也有自己的隱形飛機技術,這些都是隱身技術在軍事領域的典型應用。」
褚君浩表示,每個國家在「隱身」方面的研究,都有自己的思路和方法,各自都有其特長。這些研究工作的發展,往往是由於某種需求驅動的,而在軍事領域,這種需求尤為明顯。「不過,雖然現在更多的隱身材料出現在軍事領域,但它也像一個指南針,引領着科學研究的方向。隨着科學研究的發展,我相信隱身技術可以實現更廣泛的應用,因為隱身技術的進步不僅僅滿足了特定的需求,它更是推動了整個技術的進步,為人類的生活帶來了更多的便利和可能性。」
褚君浩亦表示,隨着當今「超材料」的不斷研發,未來,相信「隱身」技術可以實現得更為徹底,因為這種人為製造的複合材料,可以通過精細設計和重組材料的微觀結構,改變光、電磁波的常規性質,以滿足更精密的「隱身」需求。
追根溯源|與環境融為一體 自然界高手如雲
從古至今,隱身一直是人類追求的夢想之一。在東西方經典作品中常有相關描述,如在古希臘神話中,英雄人物珀爾修斯就曾經得到過可以隱身的頭盔;《西遊記》中,孫悟空使用隱身術混進瑤池宮闕大鬧蟠桃宴;而在動畫片《葫蘆兄弟》裏,六娃的絕活就是隱身。
試圖讓自身變得不可見的幻想背後,是人類對未知的渴望,這種渴望的靈感來自大自然。中國科學院物理所研究員、北京凝聚態物理國家實驗室研究員陸凌介紹,自然界中如魷魚、烏賊等軟體動物具有的變換能力,讓人們看見了實現隱身的可能。
借鑒章魚、變色龍等自然界中動物的特殊生理結構,科學界找到了實現隱身技術的最初思路,即盡可能降低自身對比度,與環境融為一體,使人眼無法甄別。
「章魚表皮有成千上萬的小色素塊,其軟體組織可以瞬間張開或者縮小這些小色素塊,呈現出不同顏色和形態,使人無法分辨章魚及其生存環境。不過,從嚴格意義上講,這是一種偽裝術,並不是真正的隱身。我們可以看到它,只是無法分辨它和它所在的環境。」陸凌說。
(來源:大公報A16:內地 2023/11/03)