「隱形」自古至今都是小說裡常出現的題材之一,從克林貢人的隱形裝置,到哈利波特的隱型斗篷,到魔戒裡的...魔戒,很多科幻、奇幻小說裡都有隱形的設定。但現實世界中隱形一直無法達成,從某些角度上來說,反而更加深了隱形在人們幻想中的地位。

有關隱形的故事在歷史上無所不在。希臘神話裡培修斯(Perseus)是穿著雅典娜所送的隱形頭盔,才順利地除掉蛇髮魔女梅杜莎(Medusa);北歐神話裡的英雄西居爾(Sigurd)有一件由矮人所製的隱身披風。柏拉圖的大作共和國中,也有一個故事,提到一位名為 Gyres 的貧窮牧羊人在取得一個可以讓他隱身的金戒指後,便利用這個新獲得的力量溜進皇宮、勾引皇后、最後藉皇后之力謀殺了國王,自已取而代之。柏拉圖想說的是如果一個人可以不受限制的做任何事,那他就無法維持一顆正直的心 -- 類似的劇情出現在 H.G. Wells 的名作「隱形人」之中,魔戒也多少有借用這個寓意。
 
扯遠了。在真正開始談隱形之前,應該要先拜一下發展出電磁波理論的蘇格蘭物理學家馬克斯威(James Maxell)。馬克斯威(亦譯作馬克士威)用八個小薑連碰到不想碰(還好不是這個專業的 XD)的方程式,將電力和磁力的關系表達了出來,並且在過程當中預言了「電磁波」的存在。事後證明,從無線電波到微波、紅外線、可見光、紫外線、X 光、伽馬射線,全部都是電磁波的一種,只是頻率不同而已。



所以談「隱形」遠比想像中的要複雜。是對什麼樣的探測隱形?對可見光隱形?對雷達(無線電)隱形?對紅外線隱形?不同的隱形有不同的技術進展和效果。先來談談對雷達隱形吧!目前所謂的「隱形」戰機,就是對雷達探測隱形。如果要用可見光來類比雷達的話,想像世界是一片漆黑的,只有一個探照燈(雷達波)對著天上掃來掃去。如果目標是一架亮銀色的飛機,那光線就會從飛機飛反射回來,彷彿天空出現了一個銀色的亮點。隱形戰機的技術,就是先將飛機塗成黑色的(吸收雷達波),再把飛機的表面弄成一片片朝不同方向反射的鏡子,將探照燈的光線彈往別的方向,這樣站在探照燈旁邊的觀測者就看不到飛機的存在了。

聽起來很厲害,但顯然的這不符合一般人心目中的「隱形」。這個問題是出在可見光波段的光源四處都有,所以一個「黑色」的人在一般的情況下(月黑風高殺人夜之外)一樣可以看得清清楚楚,因為黑色的物體會形成一個光線的「空洞」,一樣很明顯。從一個角度想,在身前舉起一面鏡子或許是個不錯的隱身方法,但畢竟鏡子是反射身前的影像,如果在一個全白的房間裡可能你就真的隱身了,但在一般環境下,仍然很容易被發現。

真正的可見光隱形,只有兩種方法:讓物體變成透明的,和讓後方的光線「繞過」物體,來到前方。第一種方法顯然難度很高,畢竟不是所有的材料都有可以讓光線透過的分子結構,也不是所有的東西都能直接用透明的材料替換 -- 至少將人類直接變成透明的似乎有困難。因此讓後方的光線「繞過」物體就成了隱形的首選方法。




所謂的「繞過」物體,有簡單和麻煩兩種方法。簡單的方法是將物體後方的影像用攝影機拍下來,再設法「顯示」在物體正面,形成一種類似迷彩的效果(其實這種隱形應該叫光學迷彩才對)。這種「隱形」的方法技術上的困難,是怎樣的一個表面或螢幕,可以讓後方的影像可信地顯示在正面,而且從不同的角度看,還不會有位移。依目前的技術,其實可以做到蠻接近的效果,只是要近距離也看不出來,大概要個立體投影系統什麼的才行吧?(註:上圖的概念接近,但影像不是由衣物本身顯示)



至於困難的方法,可以將光線想像成河水中的一顆石頭,水流撞到石頭後會分開,但到了下流會再合流。如果能讓光線也這樣繞過物體,那物體就等於是「隱形」的了。要做到這一點,須要一種擁有「負折射率」的「超材料 Metamaterials」(小薑再次慶幸自已不是這個專業的)。太科學的解釋丟一邊,基本上超材料會因為特異的結構,而擁有讓光線繞過去,彷彿物體不存在的能力。問題是,不同的波長要對應不同的結構,波長愈短的電磁波要愈細緻的結構才能達到讓光線轉蠻的效果。可見光光波大約在 380-750nm 的範圍,依目前的技術雖然正漸漸往這裡逼近,但離整個可見光譜都能轉彎,還有一點點距離。

下面是一個超材料的範例(圖片來源:Popsci):


光線打在普通斜面上時,是直接以 90 度角反射


光打在斜面上的突起時,會向一個更寬的角度散開


但如果突起的表面是用超材料做的話,它可以把本應分散的光聚合在一起,形成類似普通斜面的反射。對一個觀察這個斜面的人來說,突起彷彿是不存在的,自然在突起後方的東西就是「隱形」的了。

隱形的技術已經發展到相當成熟的地步了,雖然人人都能隱形的一天還早,但看來不會超出這一個世代太多。隱形應該也算是第一類(物理上可能)的科幻小說題材吧。

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科幻與現實:隱形

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