人类真的能实现隐身吗

于相龙

关于隐身，古今中外都有许多传说，比如，中国民间故事里的遁术，西方魔法故事里的隐身斗篷。那么，所谓的隐身真的存在吗？随着科技的发展，人们对隐身的研究逐渐深入，正在朝着“四项全能”——让你看不见、摸不着、感觉不到呼吸、感受不到温度的方向发展。这种由新材料带来的神奇的超级隐身能力，会让人质疑“我到底存在还是不存在”。

实现这四种隐身功能，靠的是一类21 世纪才出现的前沿新材料——超材料（Metamaterial）。超材料是一类具有人工设计的结构，并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合型功能材料。

以往，人类的创新是根据自然界有什么材料，就制作什么样的产品，如今，超材料完全使用逆向思維，根据不同的应用需求，制造具备特定性能的材料，真正做到“按需定制”。下面就让我们来认识一下光学超材料、力学超材料、声学超材料和热学超材料这四种典型的超材料，以及它们实现的隐身功能吧。

看不见——光学隐身

当一束光通过不同介质界面时就会发生折射。比如，在一只装了一半透明液体的透明玻璃杯中斜放入一支筷子，当折射率等于1.3 时，折射光会沿着筷子的方向向内靠拢，筷子在液体中的部分看上去就像向内折断了一样；当折射率等于1 时，光通过空气与通过液体一样，没有变化；当折射率等于-1.3 时，这种现象在生活中是难得一见的，筷子被液体平面截成了两半，液体中的那一半甚至看上去是从相反方向斜放进来的，而且筷子还发生了弯曲。

可见，不同的折射率足以改变我们看到的事实。那么，这样操纵光的折射跟隐身有关系吗？回答是肯定的。第一项隐身超能力，就是操纵光线。

如果我们能用特殊的技术，让光发生不同方向的折射，是不是就可以任意操纵光线，随心所欲地拿捏各个维度空间了呢？我们可见的这些光，其实就是一类电磁波。科学家操纵光，就是操纵电磁波。哈利·波特的隐身斗篷，其实就是操纵光线，让光线“绕行”，不再沿着直线传播，这样就看不见站在斗篷中的人了。科学家为了制造这个隐身斗篷，开始像拼积木似的，将经过特殊设计的不同的人工结构搭建在一起，得到了一种新的超材料。

这种操纵光线的超材料，被称为光学超材料，穿上这种材料制作的隐身衣，别人就看不见你了。不过遗憾的是，真正的可见光波段的隐身衣科学家还没有制造出来，或者已经制造出来了，但还处在保密阶段。

触摸不到——力学隐身

看不见的光学隐身快研究20 年了，科学家却还没有制造出隐身衣。后来科学家只好想别的办法，开始操纵弹性波。

来看看初中物理讲的力是怎么传递的。我们小时候都玩过这样的小把戏，把一张纸折叠几次，它的承重能力就变强了。这其实就是在无意中借鉴了超材料的设计理念。科学家做完试验，突发灵感，于是用各种不同材料、不同结构和不同外形的微小物体块搭建在一起，得到了更多样化、让你触摸不到的力学超材料。目前，触感隐身是最常见的力学超材料的一类应用。力学超材料能够将目标物体“隐藏”起来，让我们的触摸无法感知到它的存在。

力学超材料的研究刚刚开始，就出现了很多种类似无触感的隐身技术，比如，负泊松比、负弹性、负刚度、负可压缩性等超常力学性能。打个比方，我们拔河时常感觉绳子就要被拉细拉断了，可是如果这根绳子是力学超材料制成的，我们越用力拉，绳子可能反而越粗。再比如，当我们使劲踹泥土地时，一般会踹出一个坑，但如果这泥土是力学超材料的，我们越用力踹，土地就可能越膨胀。按这个思路脑洞大开地想下去，你就会发现，力学超材料可应用的领域绝不只是无触感隐身。

感觉不到气息——声学隐身

还有一种情况，如果我们真的隐身了，人们看不见、触摸不到，可若是我们打了个喷嚏，或是大喘气一下，肯定又会被发现了。于是，怎么让呼吸的气息也消失，让人感觉不到呢？

想想看，当我们开口说话和呼吸时，是不是与声带有关？那就让科学家试着操纵声波，也就是弹性波吧。这种操纵声波的超材料就是声学超材料，也是用各种各样不同材料、不同结构和不同外形的微小物体块搭建在一起得到的。如果用这种声学超材料制成传感器，声波会在传感器处消失，经过声学超材料后，再大的声音人们也听不见。所以当你戴上用这种声学超材料做的口罩，你呼吸、打喷嚏或大喊大叫时，没人会听得见。只是，声学超材料的研究也是从最近几年才开始的，科学家还在通过实验来模拟和验证这种声学超材料口罩的功能。

感觉不到温度——热学隐身

有了前面三种超材料，我们已经接近完美隐身了，可我们的身体还在向空气辐射热量，如果用检测温度的红外仪器一照，还是会原形毕露。于是科学家开始研究热学隐身，让人体的温度也不存在。

我们知道，热流是从高温向低温流动的。比如手握一块冰，手上的热量就会传导给冰，于是冰就融化了。如果手握一块冰而不让冰融化，该怎么办呢？有人说戴上厚厚的手套就可以了。是的，手套挡住了热流向外扩散。如果有这样一种热学超材料，让热流反转，使其从低温流向高温。也就是说，如果戴上这种热学超材料编织的手套握着冰，手也会变成冰，而冰并不会融化。如此一来，穿上这种热学超材料的衣服，红外仪器也是无法检测到我们存在的。

如今，世界上的研究机构、院校、尖端装备企业等，都开始针对超材料技术进行各个领域的研究。超材料技术已经广泛应用于大型无人机、海洋航空装备等尖端产品的设计、制造与交付。在如今人类的尖端装备领域，超材料已经成为主流技术之一。

（摘自《走进前沿新材料1》，中国科学技术大学出版社）