浙大隱身衣
隱身衣研究者
近日,浙大論壇上很多學生發(fā)出這樣的贊嘆。浙大學生贊嘆的對象是1983年出生的劉若鵬,年僅26歲的他及其團隊研究發(fā)明了被物理學家高度評價的“隱身衣”。該成果已于近期在頂尖期刊美國《科學》雜志上刊登,而該論文的第一作者就是浙江大學2006屆畢業(yè)生劉若鵬。26歲的學生便在世界頂級的雜志上以第一作者發(fā)表論文,這一消息迅速在浙大傳開。
“隱身衣”研制出
“隱身衣”科研項目是由美國杜克大學和中國東南大學等科研單位合作完成。昨天,記者聯系上了遠在美國杜克大學的劉若鵬,2006年從浙大畢業(yè)后,他獲美國杜克大學研究院全額獎學金,在電子工程系(ECE)攻讀博士學位,并將于近期畢業(yè)。
根據,新研制出的隱形材料可以引導微波“轉向”,避開儀器探測,從而防止物體被發(fā)現。與光和雷達波一樣,微波探測到物體的原理是物體阻擋了微波通過的途徑,使其產生陰影,從而“顯形”。而這種敷在物體表面的隱形材料,能引導微波“繞著走”。
“隱形衣”外形如同一條黃色的浴巾,由數以千計的類似人造玻璃纖維的“超材料”組成,這些材料可以“抓住”微波并改變其方向。
記者了解到,對于劉若鵬團隊的研究成果,在同一領域進行研究的英國倫敦大學帝國學院理論物理學家彭德里爵士高度評價,稱該工作具有里程碑的地位,并預期軍方可望在五年內利用這種技術來避免船艦和坦克被雷達的微波探測系統(tǒng)成功發(fā)現行蹤。
謙虛的劉若鵬一直堅持說,這個工作絕對不是他一個人的功勞:“我要感謝整個工作的合作者。春霖是半Bayesian統(tǒng)計半工程的專家,和我算是一個絕佳的交叉學科搭配;Jack是實驗方面的專家,秦瑤主要負責了大量的數值仿真,當然還有David和崔老師的鼎立支持。總歸,最后在中美研究者共同的努力下,我們完成了這個工作。
大學時就曾研究“隱身衣”
盡管劉若鵬很低調,但他成為發(fā)在《科學》雜志上論文的第一作者,而且是標準的“80后”,早已引起浙江大學的轟動。很多不認識的人都開始稱贊他,認為他前途無量,而很多認識他的人更對劉取得如此成績毫不懷疑。
劉若鵬是浙江大學06屆竺可楨學院混合班學生,在本科時,他就被公認為是狂人。“狂”絕不是“狂妄”,而是“瘋狂”。
同樣是混合班畢業(yè),劉的師兄方毅說起他,第一個印象就是他對科研非常執(zhí)著,或者說瘋狂。他說,劉若鵬做起實驗來經常不要命,連續(xù)三四天不休息,而一休息也是三四天。
這一說法得到了劉的鐵桿兄弟,現身在美國亞利桑那州立大學讀研的彭博的認可。他說,他們大一大二的時候在紫金港,劉若鵬做起實驗來,經常在實驗室里過夜。
“他在理論上很有鉆勁,很有熱情。其實做這個異相介質的東西就是從當時在紫金港機房推公式、仿真開始的。”在彭博的印象中,劉從大三開始,就一直在做相關方面的研究,“當時他就堅信這方面的研究很有前途,可他周圍很多人,包括一些博士生都不是很認同,但劉還是堅持做下去。”
方毅告訴記者,除了做事執(zhí)著,劉若鵬的思維也很活躍,社會活動能力很強。他說,竺可楨學院有個多學科討論組,就是組織各個學科背景的學生進行學術探討。劉若鵬經常是組織者。
方毅告訴記者,劉若鵬現在每年都回來一趟,給他的學弟學妹作講座。“見了我都叫師兄,非常謙虛。”
鉛筆、金魚現場隱身
這一研究成果讓很多人都很興奮。浙大的隱形衣到底是怎么樣的?陳紅勝最近在美國。昨天,他指導的博士生鄭斌為我們演示了“隱身術”。
鄭斌手里拿著一個正六邊形的玻璃器具,邊長5厘米,厚也是5厘米,正六邊體的中心是一個孔洞,這就是可以讓生物隱身的六邊形隱身器。他將六邊形隱身器放進裝滿水的透明魚缸里。魚缸的一側,是用A4紙打印的浙大求是鷹的標志。從魚缸的一側,透過六邊形隱身器,可以看到完整的求是鷹圖案。
鄭斌用一支鉛筆穿過六邊形隱身器中心的孔洞,神奇的事情發(fā)生了,鉛筆插進六邊形隱身器孔洞的那段消失不見了。透過玻璃器具,我們還是可以看到魚缸一側的完整的浙大求是鷹圖,就像沒有插進鉛筆時一樣。這就是說,鉛筆沒有把求是鷹遮住,鉛筆隱形了。
接下來輪到金魚。鄭斌把小金魚放進了孔洞里,還是可以看到完整的求是鷹。過了一會,小金魚伸出了頭,我們看不見它的身子。慢慢的,金魚游了出來,這時我們才看到了整條魚。
物體為什么會“顯形”
隱身是個很復雜的事,想了解“隱身”的原理,要先明白物體為什么會“顯形”。
陳紅勝說,光是一種電磁波,碰到物體后會被反射回來。當可見光照射到物體上時,會在物體表面發(fā)生反射、散射,散射出來的光能被人眼接收到了,人就看到了哪里存在物體,長什么樣子,這就是“顯形”了。有的光肉眼可以看到,有的光比如紅外線,肉眼看不到,要特殊儀器才能看到。
而電磁波種類就更多了,有微波、短波、長波等,在雷達等領域有廣泛運用,也有被反射的特性。大家可以將可見光,不可見光、微波、短波、長波理解成電磁波家族的親兄弟。
如何實現“隱身”
肉眼通過光看東西,而雷達是通過電磁波“看”東西的。它向天空中發(fā)射電磁波,當雷達發(fā)射電磁波的區(qū)域內有飛機時,飛機也會反射電磁波,雷達收到反射的電磁波,也就“看到了”飛機。但雷達發(fā)射的電磁波人眼看不到。
我們常常聽到的隱形飛機、軍艦等,表面有特制的涂層,它們吸收了雷達發(fā)射的電磁波,或者只反射了一點點,這樣雷達收不到反射的電磁波,就發(fā)現不了這些飛機和軍艦了。
但因為隱形飛機和軍艦只吸收了人眼不可見的雷達波,不能吸收人眼可見的可見光,所以人是可以看到這些飛機和軍艦的,只是實在離得太遠了,沒法看到。
而浙大陳紅勝團隊的新研制的隱身器,可以讓物體在可見光的范圍內實現隱身,也就是在肉眼情況下隱身。他們用的是一種與隱形飛機不同的技術——六邊形隱身器不吸收可見光,它能讓光線繞過隱身區(qū),就像小溪里的流水,經過一塊石頭時,溪流會繞過石頭后再合攏了繼續(xù)向前,就像沒有遇到過石頭一樣。
物體發(fā)射回來的光線,不再是走直線了,到了隱身區(qū)后繞過繼續(xù)直行。人眼還是接收到了隱身區(qū)域擋住部分物體的反射光線,因此還是能看到隱身區(qū)擋住的地方,讓人誤以為視野內是沒有東西阻擋的。隱身區(qū)順利實現隱身。
為了演示隱身器的原理,鄭斌拿來了一支激光筆,照射透明的六邊形隱身器,可以看到,綠色的激光束在經過中間孔洞部分時,繞了過去,再變成直線射出去。就像溪流繞過水流中間的石頭,繼續(xù)向前一樣。