隐身的冲动

    具有异常光学性质的材料建造的壳能使电磁波转弯。这样，其中的太空船就隐形了。《环球科学》供图

隐身自古以来就是人类的梦想之一。资料图片

    1897年，作家赫伯特·乔治·威尔斯(H.G.Wells)曾在小说《隐身人》中，描述了一种隐身的办法：让自己身体的折射率变得与空气相同。

    2006年春，英国伦敦大学帝国学院的约翰·彭德里和美国杜克大学的戴维·舒里希、戴维·史密斯等人提出了“隐身斗篷”的构想，各国理论物理学家连同“哈利·波特迷”都为之雀跃。

    一般来说，材料的折射率就是真空光速与这种材料中光速的比值，如果照射到等离激子结构上的辐射光频率接近该结构的共振频率，那么它的折射率就会与空气的折射率相等；换句话说，它既不能偏折光线，也无法反射光线。不过这种结构还是会吸收光线，人们会看到一团暗淡的阴影。如果将它层层包裹在某种光增益材料(即能够增加光的强度的材料)之中，就能补偿吸收造成的损耗。这样一来，至少对于特定频率范围内的辐射光来说，这种结构就完全隐形了。

    同年10月，科学家们就展示了这种斗篷的雏形。杜克大学展示的这件隐身斗篷，由包裹在玻璃纤维内的金属和线缆组成，可使光线以古怪的方式传播。研究小组设计了一种“超材料”(metamaterial)同心环部件，让微波辐射沿最内圈弯曲，就像水绕开石块继续流动一样。与通常情况相比，这种新型圆环吸收、反射的微波更少。

    该雏形的缺陷在于，杜克大学研究组实现的“隐形斗篷”，只有一粒豌豆那么高，纳米厚度“超镜面”的隐形现象发生在镜面厚度一半的距离内。也就是说，哪怕是鼠标大小的隐形罩也还只是一种设想。史密斯估计：真正演示微波三维隐形还需要一两年的时间。

    中国科学院理论物理研究所研究员张元仲却不那么乐观，在他看来，人类不可能真正实现隐身。他表示，物体被看见是由于物体发射或反射光线进入眼睛，刺激视感神经的结果，因此即使物体披有所谓的隐身衣，仍然阻挡不了周围光线的反射，这样造成的结果就是，我们会看见一团黑影的轮廓，只是看不清细节。“事实上，我们更常听说的是隐形飞机。但是隐形飞机只是相对于雷达来说的，而不是要避开人的眼睛。”

    这个房子，零能耗

    位于阿姆斯特丹的荷兰银行世界总部，安装了数字式微气候调节器和照明装置，它能根据光线和房间占用的变化情况，进行自动调节。

    澳大利亚墨尔本的一公司大楼，采用了陶瓷燃料电池，不仅能为大楼提供电力，而且还为大楼中的热水系统提供热量。因此，这栋大楼比常规办公楼节能70%.如今，“零能耗”概念也呼之欲出。

    在家中，最能实现节能的就是厨房设施。目前，烹调用具正朝着节能安全的方向不断改进。

    对流烤箱，又称旋风烤箱，已经成了“厨具之王”。有数据显示，对流烤箱比普通烤箱节能20%左右。如果在厨房经常使用的洗碗机上，加装一个辅助加热器，让水加热到洗碗所要求的温度，这样家庭用水的温度就不必设置得过高，同时用水量大约只有人工洗碗的50%.更先进的是，目前欧洲房屋制造商建造了零能耗住宅。

    这些智能住宅隔热性能良好，安装了太阳能集热器和太阳能电池，不需要商业性能源，总成本与按照现行建筑标准建造的新建筑相当。当然，我们必须周密地协调现有建筑的各种改造措施，避免出现这样的情况：仅仅改造单一的结构(比如壁炉)，而不考虑改造渗漏的管道和单层玻璃窗，这些东西就会浪费新壁炉产生的很多热量。

    不过，要想完整地实现节能的好处，就必须制定强有力的能源政策。在需要政策起关键作用的众多理由当中，主要有这几方面：制造商和公众缺乏节能方面的知识、预算方法没有适当考虑长期投资所带来的持续不断的收益、市场方面的不完全(例如碳排放的外部成本和能源使用的其他成本)等问题。

　　家里有个气象站

    百变的天气“折磨”着我们，而一旦错过了天气预报就更糟糕了。建造一个个人气象站，来解决这个问题如何？

    目前，美国的戴维斯仪器仪表公司推出了个人气象站。

    即便是被放在拥挤繁华的街道上，这个小小的气象站也能通过无线电波，不断地为我们发送最新的气象报告。

    个人气象站主要包括传感器集成件和显示控制台两部分。传感器集成件由风速计、温度计、湿度计组成，可以随时收集天气情报。然后通过显示控制台接受传感器发射过来的情报，将它们显示出来。至于雨量收集器，则能将雨点汇集于一个翻斗内。这个精巧的小玩意儿看起来有点像一块跷跷板，两端各有一个勺子。首先，雨水会汇集在抬起的勺子中，当降雨量达到0.25毫米时，这个装满雨水的勺子就会向下倾斜，把雨水倒到地面上，并将另一个勺子抬起。后者开始继续接雨。每当勺子上下交换时，悬挂于杠杆中部的磁铁就会左右摇摆，触动开关，记录的降雨量就会增加0.25毫米。在传感器集成件上，有一块小型太阳能电池，就算在漆黑的夜晚，传感器集成件也能为我们服务。

    国外研究人员估计个人气象站的典型客户应该是一位仪器发烧友。不过，国内的仪器发烧友可别高兴得太早。国家气象局王尧净告诉我们，目前国内还鲜有个人气象站的研究展开。“即使有，由于我们国家的政策是不允许个人发布气象情况的，在不能有这种需求的情况下，个人气象站自然不太会受到科研界的关注了。”

    新知专题采写/本报记者 李健亚

    本专题 感谢 王志强(国家气象局高级工程师)

    张元仲(中国科学院理论物理研究所研究员)

    唐智勇(中国科学院国家纳米科学中心研究员)

    《环球科学》杂志(《科学美国人》中文版)提供支持