加拿大称成功研制隐形衣：可根据环境变换图案

“假如我能隐形的话……”相信很多人都曾有过这样的幻想。古代无论东西方都有过不少关于隐形的传说，而《哈利波特》里那件隐身斗篷不知让多少人暗暗流过口水。

隐形衣真的存在吗？

日前，加拿大“超隐形生物科技”公司在接受美国有线新闻网采访时宣布，他们已经发明了“隐形外衣”。根据该公司网站上发布的“模拟效果图”可以看到，这件“隐形衣”可以根据不同的环境变幻出与环境融为一体的图案，躲在隐身衣背后的女子看起来几乎完全消失。

更神奇的是，根据介绍，这件隐身衣在军用夜视镜、红外线和热成像技术的探测下，也能成功隐身。不过，该公司拒绝向媒体提供“隐形面料”实际样品的应用效果，我们能看到的只是PS出来的效果图。

对于隐形衣的制作原理，公司CEO盖伊·克莱默也只是模棱两可地说：“隐形外衣”能使周围光线弯曲，从而使被它覆盖的人处于完全隐身状态。他还透露，“并未使用相机、电池、灯光或者镜子，而且它的重量很轻，成本也不昂贵。”

负折射率材料使“隐身”成为可能

盖伊所说的“使光线弯曲”的隐身原理，其实并不是新鲜的概念，其中涉及到负折射率材料。

俄国科学家菲斯拉格于1967年最先提出了“负折射率材料”的概念。由于光在空气中的传播速度最快，所以自然界中所有的材料都是正折射率材料。

光从正折射率材料入射到具有正折射率材料的界面时，投射光线和折射光线分别位于界面法线两侧。而当光从具有正折射率的材料入射到具有负折射率材料的界面时，入射光线和折射光线处在于界面法线方向同一侧，也就是说，在这种材料中，光出现了扭曲的现象。光线转弯了，负折射率材料和隐藏在负折射率材料内的物体也就“隐形”了。

但负折射率材料真的存在吗？2000年，美国杜克大学教授戴维·史密斯领导的研究小组研制出一种网格状材料，称它可以改变光的传播路线。

2003年，全球数座实验室先后确认了史密斯小组的研究结果。这一突破自然法则的发明为隐身衣的研制奠定了基础。

隐身衣该怎样编织？

史密斯的研究证实了“负折射率材料”的可行性。

2008年10月，美国印地安那州普渡大学的材料学专家沙拉耶夫在《科学》杂志发表了一篇文章，宣布他研制出了一种有负折射率的“超材料”。沙拉耶夫介绍说，当微观结构的尺寸与光波的波长相当时，就能够表现出某些光学和电磁学上的特异性，“而我的材料结构比光波波长还小。”

普通材料过于粗糙，光线照在上面总是会发生反射。结构比光子还要小，才有可能使光线如同激流经过鹅卵石一般顺滑流过。沙拉耶夫依靠一排从中心点开始沿轮辐方向向外辐射的微型针，将光的折射和扭曲减少到几乎为零，使得围绕着隐身衣的光线发生弯曲，从而实现了“隐身”。

无论是史密斯还是沙拉耶夫，他们研究的隐形材料都存在一个问题：既然光线已经溜走，躲入隐形衣内的人也没法看到外面。所以隐形斗篷还需要配一个“眼睛”。

2008年9月，上海交通大学与香港科技大学合作提出了“反隐形斗篷理论”，当一件隐形斗篷让周围的光线弯曲之后，接触到反隐形斗篷的任何区域能够让一部分光线回到原来的状态，从而让它可见。这样在“隐形斗篷”与“反隐形斗篷”的匹配下，可以让隐藏在隐形斗篷内的人观察到外界。

肉眼尺度的光线弯曲

如今在深圳光启高等理工研究院担任院长的刘若鹏就曾经研究出了这样的隐形衣。当时他还在美国杜克大学攻读博士，他们研究团队的成就发表在了2009年1月16日的美国《科学》杂志上。

他们所研究的“隐形斗篷”以数千块细小的“特异材料”片制成，这种人造纤维玻璃般的物料能控制光线。研究员透过一系列复杂的计算辅助，把这些“特异材料”片排列成可以“抓取”微波，并且令它们的路径变弯。

这种“隐形斗篷”在罩着物件时能令微波弹离表面射向镜面，光的偏斜能令观者看透物件后方，因而令物件隐形。

不过，刘若鹏说，这样的“隐形衣”只限于微波段，并不是人们想象中的让人“视若无物”，如何推广到光波段，在肉眼可见光内达到隐形效果，还有大量的工作要做。

美国国家纳米科学研究中心主任张翔在2009年时也曾表示，负折射材料可在纳米尺度上让可见光和近红外光弯曲，假如下一步能在正常尺度上实现这一奇观，隐形效果就有望成为现实。

从这个意义上说，如果加拿大这家公司真的能够研制出隐身衣，欺骗过我们的肉眼，确实是一个值得注意的发现。但这需要等待这家公司拿出真家伙来证明自己，而不是几张PS的效果图。

(材料物理博士周敏对此文亦有贡献)