Only Perception: 「電磁蟲洞」一種可能的隱形技術

2007-10-13

「電磁蟲洞」一種可能的隱形技術

'Electromagnetic Wormhole' Possible with Invisibility Technology
http://www.physorg.com/news111414146.html

October 12, 2007

去年 10 月物理學家發表所謂的「隱形斗篷（invisibility cloak）」技術，而第一個創造出其背後數學理論的數學家團隊現在證明，同樣的技術亦能用來產生一種「電磁蟲洞（electromagnetic wormhole）」

在研究中，該研究刊載於 10/12 當期的 Physical Review Letters 上，Allan Greenleaf，Rochester 大學的數學教授，及共同作者設計出斗篷題材的一種變形。他們的結果開啟了，在太空中二點之間建造一種無形隧道的可能性。

"想像將哈利波特的隱形斗篷圍繞在一個管道上，" Greenleaf 說。"如果這種材料是根據我們的規格設計，你就能穿過一個物體到另一端，在穿越隧道時你會消失，接著你會在另一端出現。"

目前的技術只能讓物體在微波輻射中消失，不過這個數學理論允許蟲洞效應出現在所有頻率的電磁波中。心裡有了這種想法，Greenleaf 等人，提出數種可能的應用。在內視鏡手術中，外科醫師在接受 MRI 造影引導時，通常會遇到問題，因為 MRI 掃描器所產生的強烈電磁場會影響外科醫師的工具，而工具也會扭曲 MRI 影像。然而，Greenleaf 表示，如果讓工具穿越電磁蟲洞，將能有效地將它們藏匿在視野之外，只讓它們的尖端，能在手術中「可見」。

為了要創造遮蔽技術，Greenleaf 等人使用理論上的數學來設計一種裝置，將電磁波以一種有用的方式引導。研究者接著可用這些藍圖，創造出數層專門打造的、能彎曲光線的複合材料，稱為超材料（metamaterial）。

去年，David R. Smith，Duke Pratt 學院的電子與電腦工程教授，及其共同作者打造出一種碟狀隱形裝置，那能夠讓微波從它四周避開。Greenleaf 等人，現在採用更精巧的幾何學來具體指明蟲洞的超材料需要什麼樣的特性，以便創造出「隱形隧道（invisible tunnel）」效應。他們亦計算，若當蟲洞內側塗佈各種不同假定的超材料時，會產生哪些額外的光學效應。

根據 Greenleaf 等人的模擬，假定你的視覺受限在蟲洞運作時，少數幾種頻率上，當你從一端看去，你將看見另一端之外歪曲的景象。端賴管道的長度，以及光線有多常在內部反射，你或許會在另一端看見魚眼（鏡頭中的）景象，或著你會看見 Escher（譯註：M.C. Escher，荷蘭知名版畫家，善用錯覺創造幻象，被稱為「幻覺藝術之父」）般的混亂。

Greenleaf 等人所推敲的一種電磁波蟲洞應用，聽起來有點像科幻小說情節。如果超材料所構成的管道能夠彎曲所有波長的可見光，那麼它們就能用來製造 3D 電視。想像一下，有上千根細小的蟲洞，像花瓶中的一簇長草般從一個盒子當中突出。這些蟲洞本身不可見，不過它們的末端可傳送自底部帶上來的光線。這看起來就像是有數千個像素漂浮在空中一樣。

不過這個構想，Greenleaf 承認，還有好長一段路要走。即便如此，數學家現在說，那是有可能的，這端看工程師如何應用這種結果創造出一個有用的原型。

Greenleaf 的共同作者是 Matti Lassas 赫爾辛基科技大學的數學教授；Yaroslav Kurylev，UCL 的數學教授；以及 Gunther Uhlmann 華盛頓大學，Walker Family Endowed 數學教授。

※ PRL 找不到相關論文，不過有篇類似的。另外 Optics Express 有刊載他們相關的論文，另外 arxiv 也有。

＊ Improvement of cylindrical cloaking with the SHS lining
http://www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?URI=oe-15-20-12717
http://arxiv.org/abs/0707.1315