科普知识――等离子隐身：一个现实的幻想

        披上一件隐身衣，谁也看不见，多年来人类对此充满着狂热与梦幻。于是，在风靡全球的电影《哈里・波特》中多次有这样的场景，当波特身临险境时，都是一件可以将他隐身的东西救了他的命。在电影《择日再死》中也不例外，詹姆斯・邦德的那辆隐形车多次让他从险境中逃生。也许有人会想，要是自己也能像电影中变戏法般消失该有多神奇。今天，这或许并不再是一个遥不可及的梦想。
关于日前在《自然》杂志上发表的“等离子隐形罩”研究成果，专家解释称：一种等离子体外壳将可以把物体反射和散射的光线降低到极小，这样谁也就看不到它发出的光线，谁也就不知道它的存在。
当然，这一概念目前还停留在设想阶段，不过科学家称，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JohnPendry说：“这有着重要的应用潜力。在隐形技术和伪装方面，它可能有用武之地。”
隐身的梦想：从“保护色”到“等离子”
一直以来，科学家们一直为能够“隐身”而孜孜不倦地探索着，其中一种技术是以保护色原理为基础，通过改变物体的色彩，让它的颜色和周围的背景相同，物体就可以安然隐身在伪装里不被发现
美国北卡罗莱纳的发明家罗伊・阿尔登的“隐身”方法，是用一台监视仪拍摄周围背景，用投影仪把监视仪中的图像投射到要隐藏的物体表面。
东京大学的田智前教授曾经展示了一种“延伸现实”的隐身衣。它可以将衣服后面的场景拍摄下来，然后将影像转换到衣服前面的投影机，将影像投射到由特殊材料制成的衣料上。这样，就能让穿衣者看起来是透明的。但这种方法只对处于特定位置的观察者有效，如果变换一定角度的话，是完全没有隐身效果的。
等离子体是一种特殊的滤波器，俄罗斯最早把其用在军事隐身中，因为当雷达频率低于等离子体频率时，雷达波被全反射。这次，安德雷・阿鲁和纳德・因格希塔设计的隐形衣用的是等离子技术
“等离子体是继固体、液体、气体之后的第四种特质形态，因而也被称为物质第四态。等离子体之所以具有隐形功能是因为它对无线电波具有折射与吸收作用。”中科院合肥等离子体物理研究所应用等离子研究室沈克明说。
沈克明介绍，俄罗斯最早把其用在军事隐身中，因为当雷达频率低于等离子体频率时，等离子体能以电磁波反射体的形式对雷达进行电子干扰。当雷达频率高于等离子体频率时，雷达波能被等离子体吸收，从而使雷达接受到的攻击武器的信号大为减弱。
等离子的奥秘：
遁形于“光天化日”
将球形或圆柱形物体用等离子振子材料覆盖后，它散射光的能力非常低。以合适波长的光照射时，物体就会显得极小，基本上看不见
这一“隐形罩”的发明原理是通过“化解”光线在物体表面的反射达到隐身效果―――我们平时之所以能看清某一物体，是因为光线在该物体表面产生了反射，而“隐形罩”就是能够阻止物体表面光线反射，从而让其无法被肉眼观测到。
研究人员说，金属材料表面的电子有规律地运动时，会产生电子密度波，称为等离子体振子。以等离子体振子材料制成的外壳，在入射光频率与等离子体振子共振频率接近时，几乎不散射光线。
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。
正在研究的“等离子罩”由金银等合成金属打造而成，它能够吸收、消化掉大多数射到物体表面的“可见光”
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。
正在研究的“等离子罩”就由金银等合成金属打造而成，它能够吸收消化掉大多数射到物体表面的“可见光”。因为当可见光线照此合成金属时，金属产生的电子波或等离子波的频率与可见光波的相等，两者产生“共振”，波的频率将互相抵消。在这样的状况下，该金属物体表面将不会反射任何一丝可见光，从而实现真正的“隐形”，此时，无论从哪个方向和角度观察这一“隐形”物体，它都不会露出马脚。
无奈的现实：
目前只能拥抱幻想
能够应付所有可见光波长―――从红光到紫光的“万能隐形罩”，目前还无法发明出来
伦敦帝国大学物理学家约翰・潘德里教授称，“隐形罩”的研究还有很长的路要走，由于光线的波长不同，因此，一个特定的隐形罩可能只在特定波长的光线下起作用。
像安德雷・阿鲁和纳德・因格希塔设计的隐身外套只能让大小和所隐身的光线波长比较接近的物体隐身，那么对于波长不到1微米的可见光来说，只有极小的物体是可以隐身的。同样，人如果用这种方法隐身的话，波长一两米的雷达肯定无法发现人类的踪迹，但是在阳光下是显而易见的。
约翰・潘德里教授称，能够应付所有可见光波长―――从红光到紫光的“万能隐形罩”，目前还无法发明出来。
“从超材料科学的角度说，研发让物体隐身的新材料，在理论上是可行的，当然，可能还有一段漫长的道路要走”
“等离子属于超材料，从超材料科学的角度说，研发让物体可以隐身的新材料，在理论上是可行的。当然，可能还有一段漫长的道路要走。”清华大学材料科学与工程系周济教授说。
他介绍，“超材料”是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过对材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界普通性质的超常材料功能。
或许将来有一天，真的会有一种特殊材料出现，利用它，我们可以随心所欲地让自己或别的物体在关键时刻“隐身”。当然，在此之前，我们还只能是在焦急的渴求中拥抱美妙的幻想。
新闻缘起
据本月出版的《自然》杂志报道，美国费城宾夕法尼亚大学的两名电子工程师安德雷・阿鲁和纳德・因格希塔宣称，他们正在研究一种神奇的“等离子隐形罩”设备，如果将这一隐形设备罩在某个物体上，这一物体将立即从人们眼前“消失”。
利用等离子体实现隐身的技术是在前苏联解体以后，从一些材料中透露出来的前苏联专家的一种设想，这一领域随即成为军事、材料科学研究的热点。当然，这一概念目前还停留在设想阶段，不过科学家称，它显然并不违背任何物理定律，理论上是可行的。

科普知识――等离子隐身：一个现实的幻想



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