作者:朱奕奕 侯文君 来源:澎湃新闻 发布时间:2023/11/13 22:31:36
选择字号:
褚君浩院士演示“隐身术”,隐身衣离我们有多远?

 

在魔法世界里帮助哈利波特屡建奇功的“隐身衣”,在现实世界里也有了实现的可能。

近日,哔哩哔哩在北京举办的“bilibili超级科学晚”上,中国科学院院士褚君浩介绍了“多种光学隐身方法的效果测试”,并现场展示了利用特殊材料实现的“隐身术”。褚君浩表示:“我可以负责任地告诉大家,这不是魔术,而是科学手段。未来哈利波特的隐形斗篷或将成衣柜里的日常用品。”

褚君浩院士表演隐身术(图源:哔哩哔哩)

对此,澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者对中国红外物理学家、半导体物理和器件专家、中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员褚君浩进行专访。褚君浩透露,“隐身术”的本质就是对光的操控,不论是他在晚会上展示的神奇材料“柱镜光栅”,还是目前早已投入应用的红外隐身技术、雷达波隐身技术等,都离不开对光的操控。

“将这种看似魔法的科学技术搬上舞台,更多的还是希望激发青少年儿童对于科学的兴趣以及热爱,从而达到科普的目的,并且把追求科学、崇尚科学的种子种进孩子们的心里。”在科研之外,褚君浩本人也是一位“科普达人”。在他看来,兴趣是最好的老师,做好科研工作更是离不开兴趣与热爱。

以下为专访内容:

澎湃新闻:您可以简单介绍一下在“bilibili超级科学晚”上展示的三种隐身技术的原理是什么吗?

褚君浩:那天给大家展示的“隐身术”借助了一种让光线有规律折射的材料“柱镜光栅”。它由一排排微小圆柱状凸透镜排列组成,每一根柱状凸透镜都会把背后的物体压缩成一个细条,透镜数量足够多时,就会把物体分解成无数个相同的细条,让人仿佛看不见了,从而在视觉上达到“隐身”效果。但是这种方式需要注意你和材料之间的距离,如果你完全贴紧材料,就无法实现隐身。此外,还可以利用折射率“隐身”,例如,高硼硅玻璃和甘油的折射率相近,当使用高硼硅玻璃材质的物体在甘油里运动时也可以“隐身”。这其实就是实现“隐身衣”的原理之一,当你穿上一件衣服,它的面料和空气折射率一致时,就能在日常生活中自如“隐身”了。

褚君浩给小学生做科普报告介绍红外探测器 受访者 供图

总的来说,“隐身”从更广泛的角度来说就是通过材料科学技术、通过微纳技术来实现对光的操控,也就是光的操控的科学。

这样实现对光的操控的案例在日常生活中有很多,比如眼镜(近视镜、老花镜)、变色太阳镜(镜片里面掺杂某种杂质,能够吸收紫外线)、智能玻璃窗(夏天能够把室内的冷气阻断,冬天阻挡室内的暖气排到室外)、定制杯子(在杯子上涂一层热敏材料,水倒进去就会呈现生日快乐)等等,都是目前社会中应用较为广泛的光学技术。

澎湃新闻:现在这些隐身新材料能不能实现制作一件“隐身衣”,很多年轻人觉得社恐想要拥有“隐身衣”,为什么现在市面上似乎还没有见过?

褚君浩:可以,但目前来说没那个必要。很多科学技术转化本身基于需求,如果社会上有需求,大家就会去做。比如说隐形耳麦、隐形眼镜等。现在需求比较多的是红外隐身、雷达波隐身。有需求,才会研究这个技术,技术才会不断发展。

对于年轻人的“社恐”,我觉得可以研发一种帽子,这个帽子里面就藏着这种隐身新材料,等你不想被人看到的时候,你就一点这个帽子让新材料降下来,别人看你就是模糊的马赛克,想被人看到的时候就升上去,也算是“社恐面具”了。

因此,关于“隐身”是否能够走向普遍的应用,就看社会上是否有这样的需求。比如我们所说的“隐身衣”,理论上是可以做出来的,但是市场比较有限,目前这个“柱镜光栅”材料主要应用在光学实验室中。

澎湃新闻:很多网友脑洞大开,展开关于材料应用的讨论,比如说可以拿它用来美化市容市貌,把一些配电箱、垃圾房用这种材料隐身,可以实现吗?

褚君浩:可以实现的,但是也有缺点,因为本来这些设备大家可以看见的,现在看不见了,可能会撞上去,存在一些安全隐患。所以,一项科学技术从研发到真正普及,要综合考虑多种因素,除了需求问题,还有成本问题、安全性问题、法律问题、伦理问题等等。比如有的人在车牌号上面使用隐身材料,车牌号看不见了就可能会违反交通法律。

澎湃新闻:从“隐身”这个话题来讲,科学界是从什么时候开始研究的,又分了哪几个阶段?

褚君浩:科学的研究是从很早就开始了。第一阶段就是从第二次世界大战开始伪装,类似于迷彩服等主要从军事科学逐步发展过来。

第二个阶段就是精准隐身,分波段隐身,因为做到全波段隐身比较难,知道你用什么波段检测,就在什么波段实现隐身。如果要红外线发现不了飞机,就可以在飞机上涂一种材料,这种材料的比辐射率特别低,尽管温度很高,但辐射的能量会很低,红外摄像头就捕捉不到。第二类就是比辐射率与背景接近,也可以实现隐身。比如说,我身上佩戴一把枪,就要让枪的比辐射率与环境接近,就可以使它融入环境中,达到隐身的效果。

20世纪80年代,褚君浩在实验室工作 受访者 供图

最近这些年,就从雷达波、红外隐身发展出来超材料研发,运用微纳结构进行水平更高的隐身,可以扩展到可见光的波段。

这三个阶段,也是隐身的三种形式,其实是都需要的,隐身是要通过多渠道、多途径来综合实现的。

澎湃新闻:你觉得做科普和讲课有什么差别?

褚君浩:从科普的角度来说,主要还是启发大家对科学的兴趣。让大家知道光是很奇妙的,对光的奥秘有一定的理解,对科学产生兴趣,提高想象力和创新精神。

我认为,教育有三大要素,第一个要素就是基本道德教育,第二个是知识教育,物理化学等基本需要掌握的知识;第三个是学习创新性的思维能力,能够用科学的方法、科学的精神去发现世界、理解世界。科普也是更加注重后两个要素。

褚君浩展示“隐身”新材料 澎湃新闻记者 朱奕奕 摄

科普要关注逻辑关系、知识点的概念问题、来源、知识点跟技术、产业、社会发展的关系,对不同的人群侧重点也不同。对学生的话,主要侧重科学方法、科学精神、科学的思维方法与创新思维能力的培养。对于干部、公务员来说,要侧重科学发展趋势,讲智能时代、第三次工业革命、第四次工业革命,要用科学助力决策。对企业家来说,要侧重科学发展的前沿,指导投资与企业发展,给他们一些参考。

我还给不识字的幼儿园小朋友做过科普,对幼儿园小朋友来说,不能讲得太深,我问了一系列问题把他们引导到一个红外世界中。比如我问的第一个问题是,太阳光有几种颜色,然后再问我们为什么能看得见,进而引导到在可见光外面有一种光叫红外线,如何看到红外线,需要红外眼镜,进而引导大家思考红外眼镜的用途,如测温、拍照、运用风云卫星进行气象报告,放到月亮上看光谱分析成分等等。这一系列问题,对小朋友们就起到很好的作用。

所以,科普一定要根据他们日常理解的事情进行解释和展开。科普既是一门艺术,也是一门学问。

澎湃新闻:对青年科研人员的赛道选择,你有什么建议?

褚君浩:选赛道最重要的是看你的兴趣,要尽可能地跟你的兴趣、能力相匹配。如果你选到与自己不那么匹配的赛道时,就要培养兴趣。如果你深入了之后还没有兴趣,就说明你不是很适合这个赛道。

对于科研而言,兴趣是非常重要的。因为有兴趣,就会勤奋,就会很愿意钻研琢磨。同时,也要勤勤恳恳,一步一个脚印地做研究,也要有志向,把国家的、单位的、个人的志向融合起来。做科学研究是最容易把国家、单位、个人的需求结合在一起的。

研发是艰辛的,科研人员也很辛苦。现在科研人员太忙了,汇报、报告、开会、做PPT,所以还是希望有一些体制上面的改进,让科研人员的主要时间用在科研上。现在国家也重视科研人员的待遇,整个科研都很卷,水平都比较高了。 

(原标题:专访褚君浩院士:隐身衣离我们有多远?那些“脑洞大开”会成为现实吗?)

 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
科学网APP推出论文&基金全新活动 冰表面长啥样?原子级分辨图像揭晓答案
北方中纬高频雷达网发布首批科学探测结果 “双星计划”:开启中国空间科学新纪元
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文