创造隐形盾牌的新方法借鉴了古典物理学

任何能够使用绿屏的人都可以伪造隐形斗篷，因此当有消息称有一种神奇的装置可以使物体隐形时，人们自然会持怀疑态度。

现在，哈利波特迷们也许真的有理由欢呼了，尽管新闻中最新的“隐形斗篷”并不是魔法，也不会真正让人隐形。它被称为量子隐形，来自加拿大军用伪装公司 Hyperstealth Biotechnology Corp 及其首席执行官 Guy Cramer。近十年来，Cramer 一直含糊地暗示他在隐形方面的进步，但拒绝分享除计算机生成的模拟照片以外的任何东西。今年 8 月，Cramer 发布了一段长达一小时的视频演示，标志着他的量子隐形技术的正式亮相。

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在一段戏剧性的《星球大战》风格的文字介绍宣布“隐形时代已经开始”之后，克莱默的视频开始于一片透明的塑料片上，背景是一面空墙。但随后阴影发生了微妙的变化，片刻之后，克莱默从屏幕后面出现了。他走来走去，只要站在那块塑料片的另一边，就几乎完全隐形了。

在电话采访中，克莱默说人们要么对他印象深刻，要么认为他是在装模作样。他把这种怀疑当成是一种赞美。“如果这足以让你认为我在装模作样，那么我的工作就完成了，”他说。

需要明确的是，克莱默的量子隐形斗篷实际上与“量子”无关。这个术语通常指原子结构，在单个光子或量子点的层面上。这种新斗篷背后的真正力量不是量子——而是经典物理学。

密歇根大学物理学家邓肯·斯蒂尔 (Duncan Steel) 在给《大众科学》的一封电子邮件中表示：“它的经典程度堪比伽利略。”

这件隐形斗篷的关键是什么？镜片。具体来说，是双凸透镜。

如果你在 90 年代末或 21 世纪初上过中学，那么你可能对透镜很熟悉。还记得那些全息贴纸、海报和迷幻的 3D 捕兽夹吗？它们上面布满了脊线，这些脊线是一排长长的凸透镜，彼此平行。这些贴纸和海报中的立体图像实际上是被分成薄片的多个图像，这些薄片相互交织在一起。这些放大透镜可以让我们从不同角度查看这些切片。从左边和右边，你可以看到每幅图像的完整图片，但是当你转动贴纸时，两个（或更多）图像会模糊在一起，产生幻觉——这就是这些贴纸可以让它看起来像一个孩子变成了一个怪物，或者一匹马在河里奔跑的原因。

克莱默意识到，这些透镜的透明薄片可以弯曲整个可见光谱（它还可以弯曲近红外、近紫外和热光谱）。据克莱默说，物理学家们对这样的事情是否可能持怀疑态度。“物理学家说，‘我们知道我们可以弯曲一个特定频率的光。但如果一个是红色，一个是蓝色，你肯定不能同时弯曲两个频率。而且肯定不是整个可见光谱，’”他说。

这张动图（最近在 Twitter 上广为流传）显示了通过双凸透镜看到的堆叠的彩色铅笔网格。当透镜垂直放置时，所有垂直铅笔都会变得模糊不清，直到看不见为止。将其水平放置，其他铅笔就会消失，而垂直铅笔则会重新清晰可见。这看起来像一个魔术，但它只是科学。塑料透镜会在光线通过时发生折射。光线不会继续沿直线传播，而是会减慢速度并以不同的角度重新分散，从而产生光线不再穿过的光点（Cramer 称之为“死点”）。如果一个人或垂直物体站在垂直透镜的死点处，那么光线就不会照射到他们——他们基本上会变得看不见。

请注意，克莱默非常有策略性地在水平线条前展示了他的量子隐形技术，比如墙上的装饰板或黑色窗台。这是因为这些水平线条不会因垂直透镜的折射而变得模糊或扭曲。

雷神公司的光学工程师 Joseph Choi 解释说，实际上，屏幕后面出现的面板和窗台是屏蔽罩左右两部分的图像，它们在中间被压在一起。Cramer 在他的视频中演示了这一点，他用激光照射透镜材料。光线进入并被透镜散射，然后在击中屏幕后面的物体时分裂。从屏幕的前面看，透镜会扭曲和放大光线的分裂，将图像拉伸到物体的两侧并将它们挤压在一起。

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量子隐形斗篷的最初版本非常简单：只有一块垂直排列的巨大透镜片。尽管克莱默大部分都隐藏在屏幕后面，但隐形效果却很模糊，而且有些扭曲。

第二个版本在第一版的基础上进行了改进——克莱默在第一版的背面添加了第二片透镜材料。这样可以生成更清晰的图像，尤其是当人或物体距离约 12 英尺时。自那个版本以来，克莱默已经至少迭代了十几次量子斗篷。在较新的版本第 13 版中，克莱默将两片略微错开的薄片背对背放在一起，在光线中形成干涉图案，几乎完全遮蔽目标。因此，如果一个人或一名士兵站在量子隐形屏幕后面或将其作为防暴盾牌放在前面，从一定距离外看，士兵似乎会消失。

在版本 1 中实际发生的情况，以及在后续版本中得到构建的情况是，屏幕两侧、位于其后方人物左侧和右侧的背景图像在中间挤压和模糊在一起，遮住了人物。

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此外，还有许多合法的、非骗局的隐形斗篷和相关技术尝试。军事技术领域对能够主动适应背景的伪装很感兴趣，这是可以理解的。2006 年，包括约翰·彭德里爵士在内的一组科学家开发了一种原型隐形斗篷，它能够使用人造材料操纵电磁波谱，旨在表现出自然界中不存在的光弯曲特性。这启发了其他研究项目尝试创建自己的“超材料”，以弯曲其他波长的光。

我们过去也曾遭受过损失。2010 年，英国小报报道了一项夸大其词的说法，称他们的政府已经让一辆坦克隐形（这只是一种新型的“光散射迷彩”）。伊拉克战争期间，一名士兵向一辆坦克跑去，但模糊的画面被一段视频捕捉到，视频质量太差，以至于被误认为是隐形技术。2017 年，中国的“量子隐形”斗篷在网上疯传，但最终被揭露为一场绿幕骗局。

雷神公司的崔是一名研究生，他所在的团队参与了“罗彻斯特斗篷”的研发。该装置利用四个小透镜和一个光源，使光线围绕物体弯曲——它成功地改变了可见光的所有波长，但它只在非常小的区域起作用，无法用于实际用途。

Choi 认为量子斗篷并不是纯粹科学意义上的“斗篷”。“我们定义斗篷时，通常是在科学界，这意味着你通过某种介质发射光线，结果和没有这种东西时一模一样，”他辩称。“这实际上很难做到。”

他说，“理想的斗篷”会生成一幅可以从各个角度观看的图像，与实际物体相比不会发生任何偏移、扭曲或变化。

在 Choi 看来，Quantum Stealth 更像是一个聪明的实时 Photoshop 滤镜——它充分利用了模糊和液化工具。“基本上，这是在模糊你。你并没有完全消失——你只是被模糊了，”他说。

“不可能有一件完美的隐形斗篷，能够适用于所有时间、所有地点、所有波长，”崔补充道。“但如果你能让它隐藏许多波长，那么它就变得实用了。”

克莱默的主要目标是将其应用于军事。在战场上，他相信他的发明可以有效地掩盖目标，并在一定程度上掩盖其运动。克莱默说，如果斗篷不能隐藏某些东西，它至少可以扭曲图像，使它不再是一个清晰可辨的目标。其成功的关键在于设计的简单性。量子隐形斗篷不需要任何电源，它重量轻、薄且易于使用。“你只需把它交给士兵，然后说‘朝这个方向拿着它’，这就是他们需要知道的一切，”克莱默说。