操之过急的隐身冲动

（文 / 吴戈）

这个想法从痴人说梦变成科学话题的分界发生在10月19日，《科学》杂志网络版报道:美国杜克大学物理学家大卫·R·史密斯和他的博士后戴夫·舒里格在不久前的实验中，首次成功地使一个直径5厘米的铜制小圆筒无法被微波发现。理论上，对可见光也可如法炮制。11月10日，他们的论文正式发表在《科学》杂志上。

早在5月24日，这项诱人的技术已经在《科学》杂志网络版上引起过一次轰动。当时史密斯、舒里格和伦敦帝国学院的约翰·彭德利共同提出:利用一类新颖的复合材料，他们有可能控制光线，使一个物体不会被肉眼看见。一时间，哈利·波特的隐身斗篷、《星际迷航》中的罗姆兰飞船隐形装置、H.G.威尔斯笔下吞下药片就能变得透明的“隐身人”似乎都变得触手可及，各国理论物理学家同科幻迷们一起兴奋起来。美联社写道:“科学家也许能像哈利·波特那样玩魔术。”“这就是怎样做一件隐身斗篷。”MSNBC宣布。《经济学家》的文章题目是《不会有影子》。直到半年后的今天，史密斯对这场轰动仍感到不自在。看着自己的工作一夜之间就在CNN的屏幕上徐徐滚动，“这真是超现实的感觉”。他说，“科学界还没来得及仔细审视，这个想法就一石激起千层浪”。

史密斯的形象离上媒体相去甚远，他戴着眼镜，温文尔雅，一看就是整日在不见天日的实验室里摆弄线路。然而他和舒里格已经无路可逃，最近几个月来，世界各地记者的电话不断，科学狂人们寄来长长的信，潦草地写满了似是而非的假说。一家韩国电视台的摄制组甚至直接飞抵杜克大学校园，请舒里格、研究生乔纳·戈鲁和技术员布里安·贾斯廷斯穿上白大褂，在他们错综复杂的仪器前摆个姿势。

所有这些沸沸扬扬围绕的是一个刚刚起步的理论，直到不久前，它还只是一大堆普通人完全无法理解的方程式。社会震动恐怕也要归因于研究者之一——约翰·彭德利。在5月底原理公布后，他就展望道:“这是科学幻想吗？早就不是了，这是一种理论。所有这些哈利·波特式的招数在理论上都是可能的，阻碍我们的只是工程能力。”他还估计“18个月内就能研制出能遮蔽微波等电磁辐射的早期型号”，却忽视了普通公众可能不太明白微波和光线的区别。直到10月25日，他还乐观地预计使较大物体隐形的光学技术未来5到10年就可以上市。

其实公众都明白欺骗眼睛的难度。直到2004年，最接近现实的“隐身衣”还是日本一个教授近乎搞怪的发明。它将衣服后面的场景用摄影机拍下来，再由衣服前的放映机将影像投射到特制的衣服面料上。为了使物体真正躲开电磁辐射，史密斯和舒里格采用了2000年才出现的“超材料”，它具有违反直觉的特性——能迫使电磁辐射折射特别的角度，像水流过一块卵石一样绕过物体。这种方法根本不需要知道物体背后有什么，不过它不会让人想起哈利·波特，而是想起另一个科幻人物“隐身女侠”——《神奇四侠》中的那个超级英雄。她能随心所欲地使光线弯曲，让自己无影无踪。另一些科学家研究的“超镜面”技术也一样，纳米厚度的某些薄膜能使光线偏离正常路线。他们将一粒灰尘靠近“超镜面”，散射的光线几乎完全被“超镜面”的前表面“吃掉”，这粒灰尘也就看不到了。

( 隐身人经典形象之一 )

“超材料”的神奇源于它的特殊结构而非自身成分。今天有足够的例子表明一种物质的结构可以影响它看上去的样子，产于南美洲的大闪蝶鲜艳的蓝翅膀上并不含有任何色素，它的颜色来自于光线的反射。“超材料”的特殊结构也正是其难度所在——要达到隐形，它的结构必须比电磁辐射的波长小得多。微波的波长略超过3厘米，能躲开它的“超材料”内部的结构尺寸不到3毫米。相比之下，绿光的波长只有500纳米，小了6万倍，能遮蔽它的材料内部结构必须小到约50纳米。这留下一个巨大的工程难题:如何制造这样的材料。“理论上，你可以用特殊方法在这样小的尺度上排列‘超材料’，但很难大规模制造。”史密斯说。

然而想象从来不受波长的限制，浮想联翩之际，你会发现:让别人看不见你，对生活其实没有太大实用价值。透明墙壁和空中楼阁？恐怕还不如胸罩上透明的隐形肩带有用，最多外科医生戴上隐形手套，就不会被自己的手挡住视线。

真正有理由兴奋的还是军方。1999年美军一架F-117隐形战斗机在南联盟被击落后，当地人打出了标语“对不起，我们不知道你是隐形的”，一个俄罗斯“贸易代表团”也很快出现在现场。虽然美国军用飞机的雷达隐形技术已趋成熟，史密斯等人发现的又是一个新方向。现在，美国国防部先进研究计划局和各军种顺理成章地成了这些科学家最大的资金来源。

实际上，满足公众的想象反而比满足军方困难百倍。组成可见光的多种颜色每个都有自己的波长，舒里格解释说:“你可能短暂地遮掉光线的一种颜色，比如红的一微秒，绿的一微秒，蓝的一微秒，使物体看上去是半透明的。但我们不知道一下子能遮掉光谱的多大一部分，更不知道能否使一个东西在整个光谱上都同时看不见。”

( 《星际迷航》中可以隐形的罗兰飞船 )

还有一些因素是哈利·波特迷和作者J.K.罗琳都没有想到过的。唯一承认喜欢这本小说的研究人员乌尔夫·伦哈特说:“现在研究的不像一件斗篷，而像一套盔甲。你想要它有柔性，这种物质就不得不改变特性。这在理论上有可能，但以现有的技术还需要漫长的过程。”更大的问题是，哈利·波特可以从他的斗篷中看到外面，但前提是他的眼睛必须接收光线，这会使眼睛露出原型。伦哈特开玩笑说:“在隐身斗篷后面的哈利·波特其实是个瞎子。”彭德利也承认:“现实地说，它会非常厚。叫它斗篷其实用词不当，叫它‘防护罩’应该更合适。”研究同类技术的俄罗斯乌里扬诺夫斯克州立大学教授奥莱格·加多姆斯基则提醒说:“现在我们只能使静止的物体隐形，因为物体移动时，光的辐射频率会发生改变。”

目前的现实是，史密斯等人实现的隐形范围高度只与一粒豌豆相当，纳米厚度的“超镜面”的隐形现象发生在镜面厚度一半的距离内，因此，哪怕是鼠标大小的隐形罩也还是设想。10月21日，史密斯估计:首次演示微波三维隐形仍需要一两年之后。

( 电影《空心人》海报 )

早年对量子力学一些违背直觉的结论，爱因斯坦曾说:“上帝不是在抛硬币。”物理学家波尔则认为:“上帝不仅是在抛硬币，而且会把硬币抛到我们看不到的地方。”几乎没有科学家怀疑隐形现象的存在，然而躲开人的眼睛还需要多久？这样的装置能使一个人或者一架飞机看不见吗？史密斯不想陷入这样的假设。他说:“记者们打电话来，就是想让你说个时间。几个月，还是几年？他们一再追问，最后你只好说，好吧，也许15年。”然后，你就上了新闻，“哈利·波特的斗篷15年后就会出现！”所以，“我不得不拒绝给出个时间”。■

专访清华大学材料科学与工程系教授周济

三联生活周刊:你认为技术能躲过人的眼睛吗？

周济:这要看搞成什么样的东西，理论上很简单。过去也有这类研究，对一些简单的形状，使你看到的光是物体后面的，就像物体不在了一样。但三维的东西不同的地方折射率不一样，实现起来难度要大得多。比如要使你的头部隐身，每个位置的形状都不一样，需要特定的负折射率，理论上能算出来，但转动一个角度，所有数据又不一样了。运动中的隐形与观察者的角度还有关系，角度宽一点也可能骗过观察者，但不会是任何角度。以后隐形能不能做成，和设计有关，也不是没有可能，现在看来很难达到。

( 《隐身人》最早的海报之一 )

三联生活周刊:这些研究中用的材料连统一的译名都没有，它到底叫什么？

周济:我把它们叫“超材料”。还有一种说法是“左手材料”，范围很宽，也包括在“超材料”之内。物理学里有右手定则，在“左手材料”里是颠倒过来的，会出现负折射等性质，就是说射来的光并不折射到别的方向，而是基本上沿原路射下去，相当于流过了物体。

( 约翰·彭德利教授 )

三联生活周刊:这些隐形技术与相对论有关吗？

周济:没有关系，它利用的就是经典光学，没有那么深奥，与所谓的“费城试验”也没有关系。

三联生活周刊:现有的纳米技术能满足隐形的需要吗？

周济:在微波波段隐身的“超材料”，用一般的加工技术就可以，如果要做到可见光波段，就必须有纳米技术，但现在的技术还在探索之中。虽然纳米技术可以单个操纵原子，但这样来生产材料的工作量就实在太大了。■

隐形想象与现实

在挪威神话里，半神半人的勇士Sigurd就有一件隐身斗篷。

1897年，H.G.威尔斯的科幻小说《隐形人》中首次出现了缠满绷带的隐身人。

儒勒·凡尔纳也不会忽略隐身想象，他的《隐身新娘》中，一个化学家利用“隐身药水”胡作非为，甚至连婚礼上的新娘也被隐形。

1933年詹姆斯·威尔执导的《隐形人》引起了《隐形人归来》、《女隐形人》、《隐形特工》和《隐形人的复仇》等一系列“隐形热”，片中有的主角利用“隐形血清”越狱，要在被这种血清致疯之前洗清冤情，报复背叛者;有的被黑帮夺走了能隐形的时间机器;有的要用隐形破坏纳粹的阴谋。

1981年，人类第一种对雷达隐形的战斗机F-117首飞。

1987年的美国电影《铁血战士》中出现了用隐身伪装的异形猎人。80年代的《星际迷航》系列片中，好战的外星人——罗姆兰人的太空船也能隐形，但隐形时不能启动防护罩，也不能开火。

1992年的美国电影《穿墙隐形人》中，地质分析家尼克因磁力回旋加速器发生意外，一觉醒来成了隐形人，人人对他视若无睹。

2000年，大卫·史密斯和杜克大学的同事制成第一种能够折射微波的电磁“超材料”。

2000年的电影《空心人》(Hollow Man)中，为军方研究隐形技术的年轻科学家发现隐形后无法复原，终于爆发出潜在的兽性。

2001年，哈利·波特在电影中展示了逢凶化吉的隐身“斗篷”。

2003年，东京大学工程师田智前开发了将身后影像投射到前方服装上的“隐身衣”;直到2005年的007电影《择日再死》中，詹姆斯·邦德也不忘把一辆隐形车当作逃生的法宝。■ 隐身操之过急冲动