超物料世界

無驚無險，又到五點。今天約了女友看阿凡達第 50 集，要立即趕往戲院……

我遲了三分鐘，戲院外擠滿了人，幸好我未雨綢繆，一個月前已經購票，而且購了情侶座位。人群中好不容易才與女友遇上，我倆匆忙攜手進入……

走進空無一人的戲院，找到情侶座位，終可鬆一口氣，舒舒服服地享受兩小時的官能刺激。整間戲院屬於我倆的感覺，真好……

這是 2110 年，亦是阿凡達電影面世 100 周年，一個題材竟能如此無限延續，相信 100 年前無人想過。今次是第 50 集，卻不是第 50 齣，因為逢「4」皆遭棄用，上一集叫第 39 集，總要迎合觀眾「口味」嘛。

還是不要想太多，電影快將開始……

***

嘩，兩小時就此過去了。秉承阿凡達一貫傳統，故事情節毫無驚喜，不談也罷。

喚醒挨着我肩膊酣睡的女友，起身離去。其他觀眾也從座位走出來，剛才看似空無一人的戲院頓時擠得水洩不通。我愛這間戲院，它的座位採用了最新的「超物料」（metamaterial）製作，座位本身和坐在裡面的人都是「隱形」的，整間戲院像私人影院一樣，畫面從此不會被前面的人遮擋，我與女友在情侶座上亦可「任意妄為」。從前，隱形只有在神話或科幻小說出現，超物料面世之後，我們終可一嘗隱形的滋味。

超物料是「折射率少於 1」的物料（負數也可以）。空氣的折射率（refractive index）是 1，水的折射率是 1.33，兩者折射率不同，故光線由空氣進入水的時候，路線會改變。一件物體的折射率就像是對光線的一道「指令」，「告訴」光線碰到其表面之後的路線，天然物料的折射率均大於 1，「控制」光線的能力有限。超物料的折射率少於 1，甚至是負數，能夠「控制」光線走一些連光線自己都未想過的路線。

你看見我，因為我反光，若我能夠控制光線完美地繞過我，像河水繞過石頭一樣，你便看不見我。我當然沒有這能耐，但超物料有，它能使光線完美地繞過某一空間，那片空間遂「隱形」於人間。

好不容易擠到出口，截了輛的士，回女友家吃晚飯。

馬路上，沒有「柱」。沿途的街燈和路牌沒有柱，十字路口的交通燈沒有柱，全部懸在半空，這些「不可思議」的景象，亦是拜超物料所賜。除了隱藏，超物料也可以控制其體積以外的光線，使一件不存在的東西出現在眼前，例如「投射」一個路牌於離地八公尺，一隻老鼠在你前方五公尺，或一位侍應在餐廳門口歡迎你。一句話，只要能夠控制光線，便可控制看見或者看不見，有了超物料，看見的未必存在，看不見的也未必不存在。這個世界愈來愈真假難辨了。

既然可以隨意製造幻象，又可否在牆上「製造」一個洞，偷看牆的另一邊？可以，技術上是可行的，儘管法律不容許。

超物料理論由俄羅斯物理學家 V. G. Vesalago 在 1960 年代所創，在他之前，一般認為折射率一定是正數，他認為負折射率也有可能，於是從理論上研究負折射率可能引起的種種現象。礙於當時科技沒法製造負折射物料，他的理論沒有受到重視。到 2000 年，英國物理學家 J. B. Pendry 提出負折射物料可以造出一塊「完美透鏡」，引起學界廣泛討論。普通透鏡最多只能看到光線波長般大小的物件，這不關乎製鏡的技術，而是理論上的極限，一塊普通透鏡即使製作「完美」，其解像度亦難逃波長的限制。負折射的完美透鏡便不同了，理論上它是真正的「完美」，可以看見無限小的物件（理論上），極限只視乎製作技術。完美透鏡理論提出之時，科學家亦開始學懂製造超物料，理論與實踐結合，這門研究漸趨主流。

不要忘記，超物料的折射率只需小於 1，未必是負數，所需數值視乎應用而定，其「超自然」的折射率來自本身的微細結構，是納米技術的範疇。納米技術在 2000 年後有長足進展，對超物料研究幫助不少。眾多應用之中，「隱形」當然最為觸目，起初科學家只能隱藏二維物件，即是某一平面觀看方可隱形，「居高臨下」便無所遁形。2010 年 3 月有人首次造出三維隱形，由 0 至 60 度觀看皆可（0 度為水平，90 度為垂直），雖未至全方位，卻總算踏出第一步。另一瑕疵，是物件只在紅外線下隱形，日光之下一目了然。可見光的波長比紅外線短，當時的技術未能造出控制可見光的微細結構，不過隨着納米技術不斷改良，在可見光下隱形的超物料不久之後相繼出現。

到了今天，隱形已是「家常便飯」。超物料的普及，對個人、社會、以至國際秩序都有影響，它的「威力」之大，使政府不得不加以規管，上面提過，在牆上「造」洞是非法的，此外，在任何公眾地方隱形必須首先申請，剛才戲院那些隱形座位也需要執照的。一個意想不到的發展，是水槍竟然成為上街必帶的用品，每當懷疑身旁有人，但又不見人，便以水槍射之，以確定究竟有沒有人。男廁地面濕得有如洪水氾濫，那些不是尿，而是人人都想確保自己如廁時沒有被偷窺（至於女廁，我未入過）。

國際方面，多國最近簽署《軍用超物料不擴散條約》，目的主要在限制「超物料導彈」的研發。目前最具阻嚇力的武器已不是傳統核子彈，因為中美兩國各有自己的戰略導彈攔截系統，而世界各國不是中國陣營便是美國陣營，全世界都在中美的「保護傘」之下。導彈攔截系統用雷達偵測來襲的導彈，倘若導彈以超物料製成，能夠引導雷達電波繞過而不反射（跟隱形的原理一樣），這枝導彈於雷達而言便是一枝「隱形導彈」，攔截系統形同虛設。超物料核彈，才是現今最具震懾力的武器，中美兩國都有，他們當然不想其他國家有，《軍用超物料不擴散條約》由是而生。

***

來到女友家，伯母說：「我煮好飯等你哋啦。」

我望望整齊的廚房，望望空空的餐桌，不禁流露疑惑之情……

伯母會意，把桌上用來保溫的超物料蓋子逐個拿起，熱騰騰的四餸一湯活現眼前。伯母把蓋子放在一旁，蓋子內側的倒汗水是蓋子存在的唯一證據。

（2010 年 4 月 1 日 信報副刊）

OK，回到現在。以下是超物料最近的發展：

隱形：
19 Mar 2010, physicsworld.com
3D invisibility cloak unveiled

18 Mar 2010, Science News
How to hide a bump with some logs: Physicists design an invisibility cloak that works from multiple points of view

15 Feb 2010, Science News
The science of disappearing: Invisibility cloaks and other new materials that play with light are in the works

08 Jan 2010, New Scientist
How to make a liquid invisibility cloak

21 Nov 2009, Science News
Invisibility Uncloaked: In the race to make things disappear, scientists gain ground on science fiction

13 May 2009, Physics arXiv Blog
Illusion Cloak Makes One Object Look like Another

29 Apr 2009, Physics arXiv Blog
Carpet Cloaks Bring Invisibility to the Optical World

15 Apr 2009, 小城科學
實踐「隱形」奇想

透鏡：
28 Jul 2009, Physics arXiv Blog
Metamaterial Improves Resolution of MRI Scans

11 Jun 2009, Physics arXiv Blog
Record-Breaking Superlens Smashes Diffraction Limit

01 May 2009, physicsworld.com
Rolled-up metamaterial could act as hyperlens

其他：
09 Mar 2010, Physics arXiv Blog
How to Build a Superluminal Computer

20 Nov 2009, Skulls in the Stars
Reversing optical “shockwaves” using metamaterials (updated)

10 Oct 2009, Science News
Metamaterials mock the heavens: Physicists could study black holes and chaotic planetary orbits in the laboratory, a team proposes

21 Aug 2009, physicsworld.com
Metamaterials learn to remember

21 Aug 2009, New Scientist
'Invisibility cloak' antennas could shrink cellphones

20 Aug 2009, Physics arXiv Blog
Recreating the Big Bang Inside Metamaterials

29 Jul 2009, Technology Review Editors' Blog
Making a Black Hole with Metamaterials