在未来,隐身或许不再是一种超能力?

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韩国的隐身大厦利用电子显示屏,使一幢摩天大厦能够“消失”在城市的正中央。自然界中的章鱼表皮有成千上万的小色素块,借助它的软体组织能够隐藏于他生存的环境。同时,利用光线绕行的原理,我们还可以做到在可见光和红外光的情况下都实现隐身效果。想要

韩国的隐身大厦利用电子显示屏,使一幢摩天大厦能够“消失”在城市的正中央。自然界中的章鱼表皮有成千上万的小色素块,借助它的软体组织能够隐藏于他生存的环境。同时,利用光线绕行的原理,我们还可以做到在可见光和红外光的情况下都实现隐身效果。想要追求完美的隐身术,需要我们充分考虑光的波动性。我们能否让一架飞机完美隐身?应该怎么做?隐身在生活中有哪些应用?

出品:格致论道讲坛

以下内容为中国科学院物理所研究员北京凝聚态物理国家实验室研究员陆凌演讲实录:

大家好,我是陆凌,非常荣幸能和大家交流,今天我带来的分享是隐身其实是一门技术活。

从古至今,隐身一直是人类追求的梦想。早在秦汉时期,中国就有隐身术的记载。当时的道家方士们研究过隐身,但现在看来,那些方法都是有点可笑的。

例如,古代有一个隐身的方法,叫做一叶障目。如果你找到了螳螂捕蝉时用来伪装的那片叶子,把它攥在手心,放在眼前,周围的人就看不到你了。

古代有一个书生听信了一叶障目的方法,他立刻跑到集市上去拿东西。结果可想而知,于是就留下了一叶障目的笑话。

但是,中国古代的很多哲学思想确实与隐身的思路不谋而合,首先就是天人合一,即人和自然、环境的完美融合。

在未来,隐身或许不再是一种超能力?

如果你仔细观察下图,你可能会发现在画面的中央有一个行为艺术家。他做上人体彩绘,巧妙地和周围的城墙、山景融合到了一起,我们很难发现他的存在。

在未来,隐身或许不再是一种超能力?

几年前,四川某派出所接到报警电话,家长说家中的两个小孙子不见了,找了大半天也找不到。最后在山脚下的一个泥池塘里,民警发现了玩得正欢的他们。他们身上裹着泥浆和泥土,与周围山景完全融为一体,所以怎么找也找不到。

以上的两种隐身方式都不太干净,回家后还要洗澡。有没有不用洗澡的隐身术呢?

小隐隐于山,大隐隐于市

下图这位先生很聪明,他巧妙地将平板电脑拍到的天空图片展示在屏幕上,用平板电脑挡住自己的脸。我们从正面看,后面的天空景象依然完整,就不会注意到屏幕背后有他的脸。

在未来,隐身或许不再是一种超能力?

平板电脑的显示屏面积是有限的,所以他能隐身的区域也是有限的。我们暂且称他为小隐,怎样才能大隐呢?

中国古人云:小隐隐于山,大隐隐于市。前些年,韩国建造了一幢摩天大厦,被称为隐身大厦。大厦隐身的原理和上述例子类似,用非常多的电子显示屏铺满整个大厦的外墙,屏幕显示大厦背后360度的景象,一幢摩天大厦就在城市的正中央消失了。

在未来,隐身或许不再是一种超能力?

该幢大厦的建造成本非常高,而且电子显示屏也非常耗电。不为人知的是,其实大自然中隐藏着更高超的隐身技术。

大自然的隐身术

下面这段视频是在海底拍摄的。画面的正中央是一个珊瑚,有一条小鱼游了过来,似乎什么都没有发生。

如果我们靠得更近,会发现有一只白色的章鱼,它受到了摄影机的惊吓,吐了一口墨汁后就游走了。当它张开躯体时,我们会发现它的颜色和图案可以瞬间变化,是不是非常神秘?

在视频的第二部分,有一个慢动作倒播的画面。软体章鱼可以在三维立体层次的各个方面变换形态、表皮的颜色和图案,甚至是表面的一些微小结构,以至于我们无法分辨它和它生存的环境。

章鱼为何会有隐身术呢?奥秘就在它的表皮结构中。

在未来,隐身或许不再是一种超能力?

章鱼表皮有成千上万的小色素块,有黑色、棕色、白色、青色和黄色。它的奥秘是软体组织,可以瞬间张开或者缩小这些小色素块,以至于在某个时候会呈现出白色的底色,或者是棕色的表面颜色。

章鱼还有很多其他的结构和颜色的变化能力。它背后的物理原理是什么?章鱼的表皮分为很多层,每一层都有不同颜色的色素块。每一个色素块都与周围的肌肉组织紧密相连,它可以瞬间拉伸或者缩小这些颜色,变化前、后的面积差别可以达到一百倍。

在不久的未来,借助章鱼的“隐身术”,像电子皮肤、电子衣服的隐身科技或者产品可能会出现。

其实不止是章鱼,所有的软体动物门的头足动物,例如鱿鱼、乌贼,它们都有类似的变换能力。但是,从严格意义上讲,它们都是一种伪装术,并不是一种高级意义上的隐身。我们可以看到它,只是无法分辨它和它所在的环境。

光线绕行的隐身原理

我们可以用中国古人的思想来阐述更高级的隐身术。

老子用“上善若水”表达对水的敬意和赞美。水从它的源头慢慢流出,岩石、峭壁的存在使它一路上经过了千难万险,但是它可以非常平静地绕过障碍物来到你的面前。当你看到它的时候,你并不知道它所经历的过程。

隐身术也希望做到同样的事情,让原本直线传播的光线达到绕行后继续前行的效果。这听起来非常梦幻,但是它并没有想象中那么难做到。

下图的演示实验,是在罗切斯特大学拍摄的。在画面的正中央,有一个大男孩靠着墙站着。其实他的弟弟就站在他前面,但大家最初看不到。

两个人的位置互换后,大家就看不到大男孩的腿了,但是可以看到他的弟弟蹲在后面。这是为什么呢?因为小男孩的面前放置了两面镜子,边上还有另外两面镜子来辅助隐身实验。

隐身实验的原理如下图所示。熊猫所处的位置是可以隐身的,蓝色的几根线代表四面镜子,它们两两互相成直角并排放着,红色是光行进的路线。

在未来,隐身或许不再是一种超能力?

当观察者在屏下方时,光经过四次反射,绕过了熊猫所在的区域,但你依然能够看到熊猫背后的景象。

每个人都可以做这个隐身实验,取四面镜子按照位置放置,躲在熊猫所处的地方,大家就看不见你,但能看见你身后的区域。

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