作者jfsu (水精靈)
看板ScienceNote
標題量子隱形
時間Mon Feb 4 17:30:48 2013
: 還記得電影哈利波特裡面的隱形斗篷嗎?這種神奇的效果,不久後可能會出現在戰場上,
: 美軍承包商正在研發一種新世代迷彩裝,利用彎曲光線的特殊布料,幾乎可以讓使用者
: 憑空消失。
: 哈利波特當中的隱形斗篷,實在太神奇了,但專門研發迷彩設備的業者,正在研發所謂
: 的「量子隱形」技術,號稱可以達到類似效果,讓使用者彷彿憑空消失,完全融入背景
: 當中。
: 8年前,美軍砸下50億美金,發展一套萬用迷彩裝,希望不論在哪種地形上,都能發揮
: 效果,但實際派上用場,阿兵哥卻抱怨連連,說連小孩子都騙不了,真正的萬用迷彩裝
: ,可能要仰賴這種新世代隱形技術。
: 由於特殊布料,能讓光線轉彎或繞射,因此肉眼只會看到後面的東西,從神出鬼沒的狙
: 擊手,到不幸墜落敵國境內的飛行員,只要有1件隱形迷彩裝,就能大大提
: 升生存機率,儘管技術還在研發當中,但潛力無窮,令人期待。(
: 民視新聞 李漢威 綜合報導)
: http://0rz.tw/IW7EK
底下我來補充關於這類隱形技術。
說到隱形,根據
馬克士威爾方程式,它是一種與
原子有關的性質。假設鄉民沒有像
哈利波特一樣有隱形斗蓬,那你唯一可做的就是
將自己液化,再
加熱到汽化,然後
把自己變成晶體,最後把自己
加熱再急速冷卻。(原理不再此論述,請參考馬克士威爾
的光理論與原子理論。)
承上,就算你是白袍巫師甘道夫,要實現上述每一個步驟都非常困難!不過,目前
最看好一種叫做
『超材料』的新奇玩意!人們可以透過它來做到隱形。由於超材料
是
違反光學定律,一度被認為不可能做出。
2006年,一項由美國國防部贊助、杜克大學(Duke University)、英國皇家學院(Imperial
College)的研究成功地突破舊有的認知,
製造出可以在微波下隱形的物體。
何謂『超材料』?google請向右,百度請向左。
(最初的構想由蘇俄科學家 Victor Veselago在1967年提出。)
製造方式:在普通材料中植入能令電磁波以非正統方式轉彎的細小植入物。
植入超材料裡的構造一定要小於射線的波長,如微波的波長為3cm,如果要讓微波改變
路徑,植入物一定要小於3cm。
簡而言之,它的厲害之處就是能
操控折射率(index of Refraction)。還記得
國中理化課有提到:
光經過透明的介質時會改變方向,好比將手放進水中,或是透過
眼鏡的鏡片看東西。水和玻璃(就是上述中的介質)會令光的行進路線扭曲或轉向。
(這是因為
水和玻璃內數以萬計的原子會減緩光的速度;真空之下,光速是維持不變。)
將
光速除以它進入介質後速度就是折射率;介質的密度越大,折射率越高,光轉彎的
幅度越大。
根據這個道理,只要控制超材料的折射率,讓光線在物體周圍繞行,這個物體就會隱形。
(因為光線進不到我們的眼中。)要做到這一點,
折射率要為負值!
的確,每一本教科書都會跟你說
this is impossible! 但這幾年,超材料已在實驗室
製造出來,
光學教材將得為此重新改寫。
最後,這類的新聞通常被如此寫道:
妓者:「隱形斗篷何時能問世?」
科學家:「我們對於超材料的研究仍持續進行...」
妓者:「我是說,隱形斗篷何時能問世?」
科學家:「嗯...」
妓者(哭著哀求):「拜託,給個數字就好,像是幾個月或幾年,我急著交稿...。」
科學家:「好吧,...大概十五年吧...。」
新聞跑馬燈:
╔═══════════════════════╗
║科學家宣稱再過15年哈利波特的隱形斗篷就要問世!║
║
公道價八萬一!超市就可以買得到! ║
╚═══════════════════════╝
註:
上述並非玩笑,而是真有其事!2006年,該名科學家在新聞刊登之後拒絕再給出
任何時間表!
要將隱形技術
由微波推展到可見光的領域還有段非常難的技術障礙要克服,目前是運用
奈米技術來實現。已知的方式如:借用半導體產業的微影蝕刻技術(Photolithography)
或是發展光子晶體(Photonic Crystal),甚至是電漿子光學(Plasmonics)。
最後,補充一點,這種斗篷有個缺點,你躲進去就看不到外頭了。解決的方式是,
你得裝個玻璃來讓部份的光線折射到你的眼中,不過,外頭的人會看到有一雙眼睛
飄浮在空中....。
參考書籍:
1.電影中不可能的物理學
2.wikipedia
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