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学者青水洋 发表于2008-10-15 7:50:26
查看评论:19 │ 浏览:4271   打印   推荐给朋友

日记随想
超颖材料与“穿墙术”

最近,《自然》和美国物理联合会相继报道上海交通大学物理系马红孺教授课题组在超颖材料器件的理论研究方面取得的重要进展。

《自然中国(Nature China)》报道了他们设计的一种可以使狭缝透过更多光的超颖材料器件,使小窗户可以像大窗户那样明亮;

美国物理联合会(American Institute of Physics)报道了他们设计的可以破坏隐身衣隐身性能的“反隐身衣(anti-cloak)”器件,并说这为初步解决隐身衣内外之间无法通讯问题提供了新思路;

《自然(Nature)》网站以头条新闻形式报道了他们设计的超散射体和利用超散射体制作的隐藏之门。大门的中间放一小块“超散射体”,视觉上这一小块“超散射体”变得很大,大得挡住了整个大门。但实际上大门和这小“超散射体”之间的空隙是客观存在的,人们还是可以轻松穿过。这种视觉上的 “穿墙而过”就被媒体大量报道为“崂山道士”和《哈利·波特》的“穿墙术”。

这里的所谓超颖材料(Metamaterials)或“超散射体”实际上是一种真正的“人工”材料。科学家可以随意设计这种材料的内在结构等“参数”,从而使其具有各种各样的神奇特性。

如,通过一定的“人工”设计,超颖材料可以使光线弯曲,使光绕过被这种材料包住的物体,从而使这“物体”具有了“隐身”的效果。

“隐身”是把物体在视觉上变小,小得看不见;而教授他们是反其道而行之,要把物体变大,大得把能已“隐身”的物体又显示出来,因此也就出现了“反隐身”概念。

我记得今年7月底在《马红孺的博客》里有一篇“把窗户开大一点”的博文,文中提到:他们组讨论超异介质(Metamaterials)研究时,“有一个青年教师罗旭东博士提出,为了透光好,能不能想出一个方法, 使得比较小的窗户起到大窗户的作用呢?博士生陈焕阳觉得这个问题很有意思,于是就开始设想一种超异物质来实现这个设想, 另一位大二的同学张晓鹤也和陈焕阳一起在思考和计算, 经过……张晓鹤和陈焕阳做出了材料的设计,同时利用有限元计算验证了这个设计,从理论上实现了窗子开大一点的想法。 这一学习中的练习题做的很漂亮, 也比较完整, 整理成文后, 送交Optics Express, 很快就通过了审稿, 即将登出。” 博文后面还提供了几个动画演示。

我想这可能就是目前轰动学术界和媒体的“穿墙术”最早的研究信息吧?当时我并不关心这研究的内容,但我对他们凭兴趣和好奇心选题非常欣赏。

没想到这次研究取得了比较有影响的初步成果。我正想去他博客祝贺,突然发现网上有一篇不同意见的文章。我想在一片赞美声中能出现不同意见应该是个好事,所以我就认真读了起来。

文中说:不免让人失望,这种“穿墙术”归根到底还是“术,说白了就是魔术中使用的“障眼法”,如此而已。至于其它意义,笔者以为了了,更别谈应用价值有多大了。

接着引深说,一些科研院所和高等院校并没有实实在在把心思用在科研上,搞“花架子”以哗众取宠。并认为中国专家教授之所以会在一些类似“穿墙术”上下功夫,说到底还是学术态度问题。

看完,我觉得这评论有点问题。因为据报道,目前课题组正在深入探索涉及超颖材料的一些理论问题,期望能够有所突破。另外也听说,用这种特殊材料包裹黑匣子,一旦发生空难,就能让黑匣子因为足够大而迅速被搜寻到。

也有人说,这可能将使光学显微镜分辨率大大提高,帮助医学界提高癌症等疾病早期确诊及研发更有效抗癌药物,也可帮助电子业突破衍射极限而设计出体积更小而容量更大的计算机等电子产品等等。

但我毕竟是外行,而媒体有时的炒作报道也使我不安,所以这问题就成了我心中的疙瘩。

我想到,科学网上有很多物理专家,也有很多物理爱好者,所以,今天就把这问题写出来,听听大家意见,使我对这问题有个正确的看法,同时对怎样选题、怎样做研究可能也有参考价值。

 

本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=42737
本文标签: 物理 超颖材料 穿墙术
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[19] 标题:让他们闭嘴
发表评论人:[游客]luting [2008-11-7 19:28:17]   
农村人有一句俗话“见听蝼蛄叫,还不种庄稼了?”,让他们闭嘴的好方法就是打出更多的“粮食”堵上他们的嘴。
[18] 标题:走自已的路让别人说去吧!
发表评论人:[游客]luting [2008-11-7 18:21:50]   
在普通人眼里,科学家的想法有些天真,他们的研究成果也有时会让人有儿戏的感觉;但这往往是保持旺盛的创造力的前提。放烟火有的象儿戏,发射火箭是实实在在的正事,但它们的原理却是一样的。搞科学研究本来就不是大多数普通人能为,普通人只有看热闹的份,只有少数内行才了解所研究课题内里的科技价值。世界的事不是绝对的,人的评价也不都是赞扬,有批评是正常地。如果他们有力气就让他们说吧,特别是那些无聊的外行。
[17] 标题:两点短评
发表评论人:[游客]灶王爷 [2008-11-2 5:10:50]   
科学的本质就是研究自然现象揭示自然规律,目地是为人类所利用。科学家研究物质的光子散射问题并获得突破性进展是一件值得庆贺的事!科学的事业就是一个领域一个领域地逐个突破!!企图一口吃个胖子的思想要不得,可视为不懂科学的胡言乱语。

我觉得中国科学院应该撤销,动不动就把科学家们的重大科研成果送到美国去审核,是一种非常严重的卖国行为!起码是最聪明的人种所办的最愚蠢的事情!!
[16] 标题:
发表评论人:tdcao [2008-10-20 18:32:41]   
“超颖材料”不如叫做“屈光材料”。
[15] 标题:隐身与反隐身的原理
发表评论人:[游客]HR [2008-10-19 19:12:08]   
隐身的原理是通过把一个区域变换为一个点得到的,为了实现这种变换,需要材料的折射率随位置而变。理想的的隐身材料确实需要在某些地方的折射率发散。不过,适当的牺牲一点点隐身效果,就可以大大降低对于折射率的要求,从而可以在实验室做出来。反隐身的原理是利用负折射材料把隐身变换给变换回去了,粗略的讲,对于电磁波的传播,正负折射率材料的效果是互相抵消的。
[14] 标题:请教
发表评论人:[游客]外行 [2008-10-18 7:11:35]   
反隐身衣是用负折射率原理,隐身衣是用正折射率原理吗?正折射率越大越能隐身吗?
[13] 标题:
发表评论人:清水直人 [2008-10-17 23:53:07]   
隐身似乎是材料领域研究的兴趣之一。做纳米材料的好像也有涉及。
[12] 标题:
发表评论人:[游客]新江 [2008-10-17 16:23:19]   
中国一部分科学家研究点这类课题有好处。
[11] 标题:这里好多科学宏观政策专家啊!
发表评论人:andrewsun [2008-10-17 8:23:29]   
全是评语……真不知道他们懂没懂。
[10] 标题:
发表评论人:[游客]Solomon [2008-10-16 12:23:20]   
是什么原理让光线扭曲的呢?
转载自上海交通大学物理系陈焕阳博士的博士论文摘要中的一段.

转换介质理论是基于麦克斯韦方程组在伽利略变换下的坐标协变性得到的,这个理论也称为“转换光学”,它有点类似爱因斯坦的广义相对论。广义相对论是把质量和空间进行等效,而转换光学则把电容率、磁导率张量和空间进行等效。如果光在某一个想象的空间中按照我们所设计的路线传播,利用这种等效关系,我们可以设计出一种“转换介质”,使得光在它里面的传播路线和在假想空间里的传播路线一样,这样就达到了对光传播的自由控制。通过一种特殊的坐标变换,人们提出了隐身衣的概念。
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