隐形术一直令很多人痴迷不已，从传奇神话到科幻小说，各种类型层出不穷。然而，作为一门“科学”，隐形术却长久以来被认为是魔术一类的“奇技淫巧”，并不受到主流学界待见。但依然有学者为此奋斗不已。这篇来自科学新闻的封面报道，为你揭开隐形术科学之旅的漫漫征途。
图1：隐形术能使光或其他电磁波绕过自己，就像在平缓河面上的一块石头，水会绕过它却不会激起哪怕一丁点的水波。在隐形竞赛中，科学家们借鉴了科幻小说。
物理学家乌尔夫?莱茵哈特（Ulf Leonhardt）最近很得意，他从英国皇家学会那里拿到了一笔新的经费，用来更进一步研究他的课题——使物体在平面上不可视。
图2：物理学家乌尔夫?莱茵哈特，他在隐形术研究上孜孜不倦
莱茵哈特出生于前东德，现在与圣安德鲁的苏格兰大学从事理论物理的研究。为了实现科幻小说中的久远梦想：隐形装置（cloaking devices），科学家们展开了世界范围内的竞赛，而莱茵哈特就是当中的领跑人之一。这些装置能使光或其他电磁波绕过自己，就像在平缓河面上的一块石头，水会绕过它却不会激起哪怕一丁点的水波。这种东西能像拳击手躲避拳头一样让光从旁掠过，所以是看不见的。
“隐形装置”是技术文献中的常用术语，还故意使人想起神话故事和通俗小说。暗示还包括《星际迷航》中Romulan人那样的技术。这种技术在旧的《星际迷航》 “Balance of Terror”一集中出现，当敌方的猛禽战斗舰“呼”的一下消失不见的时候，观众们都震惊了。另一个例子就是J.K.罗琳的小说《哈利波特》中哈利的隐身斗篷。追溯得更远一点，赫伯特?乔治?威尔斯的小说《隐身人》（还有同名电影和续集《隐身女》）中玩的也是同一个点子。J.R.R.托尔金也在他关于霍比特人的故事中赋予一个戒指类似的能力。其实这种故事也早在千年前出现——柏拉图的《理想国》中，牧羊人Gyges从地震产生的裂缝里找到的魔法戒指。
莱茵哈特今天在隐性领域备受推崇，但他的故事并没有一个使人振奋的开头。他早期失意后期得意的故事，很能说明这个领域为什么能如此快地成为进入科学的主流领域——他的故事也使一些专家也感到吃惊。
他说：“在隐形技术（cloaking）还不流行的时候我就已经开始从事这方面的工作了。”那大概是在10年前。和一些同事默默工作数年后，他写了一篇题为《Optical conformal mapping》的论文。摘要的第一句正中要害“一个隐形装置应该能使光线绕过一个物体，使这个物体看起来根本不在那里。”
2005年，他把论文寄去了《自然》，但被退回了。（《Nature》杂志，科学领域的顶级综合性期刊之一。今年是《Nature》的140周年纪念。）然后寄去《自然：物理学》（《自然》旗下的一个物理学期刊），但结果还是一样，根据莱茵哈特的回忆，编辑只花了2天时间就把他的文章打回来了。随后，他把文章又寄给《科学》（《Science》，和《Nature》同级的科学类综合性期刊）。等待了两周后，被拒绝的命运依旧。
2006 年初，他又试了一次。这次是《物理评论快报》（物理学领域最权威的期刊之一），还是没有获得通过。其中一名审稿人说，莱茵哈特用的数学工具太古典了（计算上用了麦克斯韦和牛顿关于光的方程，还有归功于科学巨人们的数学结构，比如费马、拉格朗日、欧拉、笛卡尔、欧几里得、开普勒、爱因斯坦和费曼），不够“新物理学”（注：由于量子物理的发展，以牛顿力学、关于电磁场的麦克斯韦方程组、爱因斯坦的相对论为代表的经典物理学受到一部分物理学家的厌恶，他们希望能够利用只属于量子物理学的方法来研究物理学，而不是经典物理套旧东西。）
但另一位审稿人的指摘则开阔了莱茵哈特的眼界：并不是只有他在做这方面的研究。那份评估书（通常会给莱茵哈特也发一份）指，这位审稿人在数个月前去出席了两次会议，“会上约翰?彭德利（John Pendry）讨论了他的小组在同一个问题上的努力，他们叫它隐形装置，或者引用哈利波特系列的隐身斗篷的典故，叫霍格华兹计划（Hogwarts project）。”评估书补充道，彭德利和他的同事们“恐怕已经为这东西申请专利了。”这位匿名的审稿人宣布：因此，这项工作并没有创新性，也没有发表在《物理评论快报》上面的价值。
这使莱茵哈特很惊讶，他无意中已经和彭德利展开竞争了，而对方是英国最杰出的科学家之一。彭德利不仅仅是伦敦大学帝国学院的理论物理学教授，他还是“约翰爵士”——因为他对科学的贡献，英女王在2004年授予了他爵位。他的名气主要来源于他再光学理论和超颖材料（这种材料在自然界中是找不到的，它几乎不会折射光线——甚至是倒过来）方面的成就。（注：Metamaterial，超颖材料，超常介质，超材料等。最近才诞生的物理学名词，指在自然界中不存在，具有特殊电磁学性质的材料。文中出现的就是对光线的折射率很低，甚至是出现负的折射率。这种材料中甚至能观测到超光速现象。）莱茵哈特对遇上了如此卓越的对手感到很高兴，但是对于自己论文遭受的对待则感到很愤怒。因为彭德利的团队并没有公开他们的工作，莱茵哈特去信《物理评论快报》争论，认为杂志应该尽快刊登他的论文，而不是拒绝。此外，莱茵哈特主张，一项正在申请的专利不能成为拒绝一名独立研究的局外人的理由。
就在此时，他的命运突然来了个180°的转变。
他回忆道，《科学》最终还是想要发表我的论文。杂志刚刚收到了彭德利团队的论文，参与者包括彭德利密切的合作者大卫?史密斯（David Smith），美国北卡罗来纳州杜克大学的一位电气和计算机工程师。题目是《Controlling electromagnetic fields》，整体内容与莱茵哈特所提交的惊人地相似。在2006年5月末，这两篇文章都刊登了，并引起了轰动。世界上几十个团队开展了制造装置的工作，然而，概括地说，只是测试了新的简练的数学设计。
图3：超颖材料斗篷——超颖材料制造的斗篷（外面的圆）能引导光线。
这年晚些时候，《科学》把这两篇论文和隐形技术提名为2006年最顶级的科学突破之一。《科学美国人》提名彭德利、史密斯和莱茵哈特为该杂志选出的最好的50名研究者。莱茵哈特最近获得了英国皇家学会授予的西奥?墨菲蓝天奖，同时还有连续两年提供的充足资金，使他能够继续从事通过操纵光和其他电磁波来达成的隐形技术。根据指示，还有研究通过改变周边的水使水流绕过小岛或者钻井平台。
彭德利这年获得了联合国教科文组织的尼尔斯?波尔金奖，表彰了他在这个领域的工作。
前景渐明朗
在过去的4年里，头条新闻已经报道了莱茵哈特走出的第一步，还有众多团队不仅是朝着隐形装置的方向努力，还有超清晰镜头、全方位反射体（莱茵哈特的其中一个专长）和像坍缩星那样会吞噬光线的的人工黑洞。所有这些看上去很厉害的东西，都是诞生于同一个基本的光学的。在arXiv.org这个物理学网站上，过去一年就发表了超过30篇题目上有“cloak”或者“cloaking”的论文。
迄今为止，所有的这些装置都已经经过了理论验证，但是还远远达不到实用程度。此外，小型的装置还不能是一些物件很完美的隐形，也不能使很大的物件隐形。但是在一些波长范围内已经能做到隐形的物体不用显微镜看不出来的程度了。因为遮盖较长波长的装置比较简单，所以第一个取得成功的是微波——波长能够以英寸来测量。一些装置能在红外线下工作，这类光波的波长甚至比针头直径还小。而能在波长更短的光波下有效的装置也被提上了议事日程。
莱茵哈特和彭德利仍然在为这方面奋斗——他们也仍然在竞争。两个人一受到点刺激就会开始抱怨，对方在发现“隐形技术”这件事上得到的荣誉比他应得的要多。
当彭德利在说莱茵哈特第一篇发表的论文“有一个好的方案”是，他补充道，莱茵哈特做的超出了他的能力范围。“乌尔夫并不诚实，他做的并不是完全的隐形，顶多是接近隐形。”——因为他的方法并没有一个完整的措施来把光作为波处理，只是把光当做是一个射线的集合。莱茵哈特反击说：“他完成了相当重要的工作，但是他不是完成了所有的工作。特别是这个研究领域和广义相对论的联系，这是我们完成的工作……他制造了一个印象，好像整个领域都是他的功劳，同时他使用了我的研究成果却没有提到它们。”
但是，研究界互相拆台的做法在竞争激烈的新兴科学领域并不少见。但所有研究者们都有一个共识：进展已经在加快了。彭德利说：“这个领域使我震惊。”莱茵哈特说：“人们跳上一个主题，然后取得成功。那里有一些极好的想法。比我能够想象的有趣多了。这个领域在理论方面结束的非常快，现在是让它成为现实的时候了。”
图4：隐形装置——这个1厘米高的隐形装置利用超颖材料来使电磁波绕过它的中心，然后在另一边重新回到原来的光路上。2006年，杜克大学的大卫?史密斯和他的同事们报告他们用这个装置隐藏了一个很小的铜圈。
其他一些案例：
张翔（音）（美国加州大学伯克利分校及罗伦斯伯利克国家实验室）说他和其他一些人着眼于一种隐性材料，这种材料应该可以在可见光波长下生效，但这个现在还是秘密，不能说太多。他预告说：“它可以妨碍你，你能感觉到它，但你看不到它。”这条秘方需要更多的研究，他说，大约再过一年才能公之于众……或者更久。
