“隐身术”真能实现吗？看看这几个光学小实验

本文转自：央视新闻

隐身术，在各种影视作品中，是一个经常出现的科幻想法。无论是《葫芦兄弟》中的六娃，《神奇四侠》中的隐形女，还是“哈利·波特”系列小说中的隐身斗篷。

经典桥段常常是这样：某个博士或者疯狂科学家，在实验室中突然开发了一种特效药水，喝下去之后身体“溶解”了，变得像空气一样透明，但是衣服却没办法隐身，于是出现了帽子外套飘浮在空中的诡异场景。

隐身术在技术上真的可以实现吗？

1光线折射与图像的失真

首先从光的折射说起。我们双眼可以看到一个物体，是因为物体本身可以发光，或者反射了太阳光和LED灯等光源发出的光，无论哪种方式，最终来自物体的光线传播到了人眼并被感知，而在同一种均匀介质中，光是近似沿直线传播的，观看者会沿着视平线方向看到某一远近距离外的物体。

但如果光穿越两种不同介质，比如水和空气，情况就不再那么简单。光在空气中和水中传播速度是不同的，在空气中较快，接近于每秒30万公里，而在水中则相对较慢。

如果是一根筷子，下半段在水中，上半段暴露在空气中，从上往下看是弯曲翘起来了，从侧面看则是变成了错位的两截。

这里有一个特别的水箱，使用注射器注入或者吸走水箱对角线空间中的水，两张不同的图片可以“变脸”一样地相互切换。笑脸可以变成哭脸，哭脸可以变成笑脸，红蓝脸谱之间也可以互相变来变去。

2 制造物体隐藏效果的光学装置

回归本文的正题“隐身术”，人眼能看到的物体，很多时候在于入射的光线照到物体表面之后，产生反射光进入人眼。如果入射的光线以适当的方式被折射，经过方向改变，恰好绕过了物体所占据的空间，就会形成视觉上的隐身效果，这在光学上已经被证明是理论上可行的。

在以下这个由四片不同透镜组成的光学系统中，通过摆放位置的合理设计，会使得第四片透镜前方的观看者产生视觉盲区，能看到第一片透镜后面的背景物体，却看不到盲区里的物体。当几根手指插入到透镜之间的视觉盲区时，观看者并不会看到手指，只会看到背景的网格图。

3 负折射率材料与真正隐身术的实现

光学隐身装置虽然可以提供一定程度上的物体消失效果，但与大家心目中所期待的真正隐身衣还是有不小的差距，而近年来兴起的负折射率材料概念，点燃了隐身术的新希望。

天然材料一般折射率都是大于1的，假设水的折射率是负的，那么你会看到水中鱼的图像漂浮在水面之上的空气中。相比于这种海市蜃楼的效果，更重要的是，这种材料作为一种理想的选择，可以像衣服一样将要隐藏的物体包裹其中，实现上文所说的弯曲光线和绕过隐形物体的设想。既然自然界没有这种材料，研究者将目光投向了使用纳米技术来人工合成。

那么光学上到底有没有办法实现隐身术呢？

一方面，制造出一个光学陷阱装置，把物体摆放到视觉盲区中，通过“障眼法”让物体从眼前消失，并不是难事，并且“条条大路通罗马”，实验室中各种常见的器件都可以作为工具；

另一方面，科幻想象中那种真正意义上的隐身衣，虽然理论上可行，但不容易真正加工制造出来，负折射率材料为研究者带来了新希望，不过一时半会还难以出现在实际应用中。