什麼是「快速光介質」隱身斗篷─科技與智慧(19)

閱讀時間約 8 分鐘
作者:陳華夫
據媒體2020/12/14日報導:「韓國研究人員確實為士兵設計一種人造「隱形皮膚」,通過模仿士兵在戰場上的外部環境,能使士兵隱形。」並以圖片襯托,「想像一下,印度在『拉達克』邊界部署士兵,可以『隱形』數小時,同時守衛前線陣地。印度軍隊與中國軍隊在那裡目前處對峙狀態。」但所謂韓國研究的「人造皮膚」使士兵具有隱形能力,而不被熱像儀檢測到,指的是在2020/7/14日所發表在《高級功能材料》雜誌上的文章:「Thermally Controlled, Active Imperceptible Artificial Skin in Visible-to-Infrared Range」(熱控制,主動感知的人工可見光範圍內的皮膚),它侷限在研究了「隱身科技」中的主動偽裝(Active camouflage)。例如隱形飛機及隱形船艦使用吸收雷達的深色塗料,光學偽裝,冷卻外表面以最小化電磁輻射(通常是紅外線)或其他技術以最小化其他電磁輻射,並最大程度地減少了物體的顆粒排放,或使用某些設備來干擾和混淆遙感設。(解析隱形飛機F-22和F-35的隱形塗層,請看拙文美中軍民用飛機製造工業的爭霸錄─美中經濟(28)
本文介紹「隱形斗篷」及「超寬帶3D隱身衣」的原理及應用:
通常,人們看見物體是因為物體周圍的光,打到物體上,再反射到眼睛裡,而「被」看,若用一般的「斗篷」覆蓋到物體上,就應該看到「斗篷」。但「隱形斗篷」卻不一樣,「隱形斗篷」是在三個維度(3D)上,完全覆蓋觀察者的物體,並且有效的將周圍的「可見光譜」範圍內之「入射散頻波束」,在「隱形斗篷」的超材料中,導引繞過「被隱形的物件」,而不產生「被」眼睛看到的反射光,,如下圖:
從技術上講,要隨意彎曲或馴化折射「入射散頻波束」,而將物體完全隱藏,極為困難,但在2006年左右,科技有了突破,科學家使用適當設計的塗層,在非常窄的“顏色”帶寬上,可以成功的隱形物體。至於,「超寬帶3D隱身」要等到2019年,由希臘國立雅典大學和卡波迪斯安大學物理系助理教授科斯馬斯·L·扎科瑪基迪斯(Kosmas L. Tsakmakidis)領導的國際科學家團隊,在著名的科學期刊《自然通訊》(Nature Communications)所發表的Ultrabroadband 3D invisibility with fast-light cloaks(超寬帶3D隱身與快速光介質之斗篷)
這個「快速光介質之斗篷」是使用「快速光介質」製成的斗篷,這些斗篷被稱為「速動式斗篷」(tachyonic cloak),其中波群速度 Vg 大於真空中的光速 c ,其示意圖如下:
在這種「速動式斗篷」的超材料中,條件「 Vg > c 」並不違反「相對論」的「因果關係」(causality或causation),這不是因為波群速度 Vg 在「分散」(Dispersion)「吸收」(Absorption)的情況下失去了意義,而是因為「波前速度」或信號前速度(入射脈衝中“接通”不連續性傳播的速度)恰好等於光速 c。換句話說,根據因果關係,儘管 「 Vg > c 」,但是包含突然的(“令人驚訝的”)開啟信息(不連續性)的信號速度並不是超光速的。
快速光介質」是一種超材料,不僅可應用在隱形斗篷,也可與轉換光學器件結合導致各種微波領域的應用,例如,頻率選擇性表面(FSS)天線罩等。據西方媒體報導,中國在「超材料」技術中獲得突破性進展,若將這些材料和技術運用在戰機上,殲-10和殲-16戰機,也將具備隱形能力,而本身就有隱形能力的殲-20戰機在使用該材料後,機身的隱形性能更能位列前茅,有機會和美國戰機相抗。(見陸研發超材料 殲-20隱形力升級
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思想家─理解、解釋、預測世界。發表:9篇「深度政經分析」、6篇「現代開悟之洞識」、10篇「學習的本質」、13篇「美中關係」、4篇「驀然回首」、21篇「文學與藝術」、36篇「科技與智慧」、9篇「圍棋的本質」、40篇「美中經濟」、28篇「美股的本質」、12篇「美聯儲的本質」、12篇「貨幣及美元的本質」,共201篇。
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