物理爱好者

漫步云涧

隐身人的威力

小说《隐身人》的作者非常聪明而且彻底地证明了，一个人变得透明不能被人看见以后，他就因此取得了几乎是无限的威力。他能够进入任何一间屋子，毫无顾虑地拿走任何一件东西。人们看不见他，所以也捉不到他。由于自己的不能被人看见，他可以跟整队的武装军队斗争而得到胜利。隐身人可以用难以躲避的惩罚来威胁所有不能隐身的人，使全城的居民都服从他的命令。他本人不能被捉到不能被伤害，而他却有完全可能去伤害所有别的人。这些人无论怎样设法自卫，迟早总要被这个隐身的敌人追赶上而受到迫害。这种优越的地位，就使这本英国小说里的主人公可以向本城里受他威胁的人发出这样一道命令： 　　本城从今天起就不在女王的管辖下了。请你们告诉你们的团长、警察和所有的人：本城从此必须服从我的统治！今天是新世纪──隐身人世纪的第一年，第一天！我就是隐身人一世。一开始，我的统治是宽大的。在第一天，我只判一个人死刑，给大家做榜样。被判死刑的人名字叫坎普。今天就是他的死期。尽管他闭门不出尽力躲藏起来，尽管他用卫兵保护或是穿上盔甲，可是死，不可见的死，还是会临到他身上的！虽然他采取了预防的措施，但是我的人民不会不知道，死神一定会降临到他身上的！我的臣民们，千万别帮助他，以免同归于尽。开始的时候，隐身人是胜利的。后来，受威胁的居民作了极大的努力，才找到了跟这个梦想做皇帝的隐身敌人周旋的方法。

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透明的标本







　　这本幻想小说所根据的物理学推理是不是可靠呢？完全可靠。任何透明的物体，放在透明的介质里，只要它们的折射率相差小于0．05，这个透明物体就会变得看不见。在《隐身人》这本小说写成以后10年，人们也真做成了一部分身体的透明标本，甚至整个死动物的透明标本。这些标本现在可以在许多博物馆里看到。

　　透明标本的制法，简单地说，是先使标本经过一定的加工手续──漂白和洗净，然后再把它浸在水杨酸甲酯里（这是一种有强烈折射作用的无色液体）。最后把用这种方法制得的老鼠、鱼等标本，浸在装满同样液体的容器里。

　　这里当然不必把标本做得完全透明，因为在完全透明的情况下，这些标本就会完全看不见，因而对于解剖没有用处。但是如果愿意，也可以把它们做得完全透明。

　　当然，从这里到威尔斯理想的实现棗把活人做得透明到完全看不见──还距离很远。因为首先得找到方法，把活人的身体浸在有透明作用的液体里，而又能够不伤害他的组织机能。第二，制成的标本还只是透明的，而不是看不见的。这样的标本只有浸在有同一折射率的液体里，它的组织才看不见。若是让它们留在空气里，那末只有在它们的折射率等于空气的折射率的时候，才能够变得看不见。但是，怎样才能做到这一点，我们还不知道。可是就算有这么一天，上面所说的两件事都做到了，也就是英国小说家的幻想变成事实了，那时候我们会不会就有一些隐身战士、隐身队伍，能够意外地出现在敌人后方，用自己那种不可思议的、超自然的行动使整队敌军惊惶失措呢？

　　小说里的一切，作者预先都作了周密的考虑，所以你会不由自主地信服他所写的事实，认为隐身人真是人类里面最有威力的人……可是事实并不如此。

　　原来《隐身人》这本小说的聪明的作者忽视了一个很小的情况。这一点，留在下一节里讲。

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隐身人能看见别人吗








　　假如威尔斯在下笔以前曾经向自己提出过这个问题，《隐身人》那本不可思议的小说也许就会写不成功……

　　事实上，就是这一点破坏了对威力强大的隐身人的幻想。隐身人应该是一个瞎子。

　　为什么小说里的主人公能叫别人看不见他呢？这是由于他的身体各部，包括眼睛在内，都已经变得透明了，因而它们的折射率也等于空气的折射率。

　　让我们想一下，眼睛的作用是什么。眼睛里的晶状体、玻璃体和其他部分都会这样折射光线，使外面物体的像能够出现在视网膜上。可是如果眼睛和空气的折射率相同，那就不再发生折射现象了：因为从一种介质进人另一种折射率相同的介质，光线不会改变方向，因此也就不能会聚在一点上。光线在完全没有阻碍的情况下进入隐身人的眼睛里，它既不会折射，也不能留在眼睛里（因为隐身人的眼睛里没有色素），因此隐身人不能在自己的视觉里留下任何的像。

　　由此可知，隐身人是什么也看不见的。他的全部优点显然对他没有一点好处。这个可怕的想做皇帝的人只能流浪在街头，求人家布施；可是人们又没有办法帮助他，因为谁都看不见这个求乞的人。这个最有威力的人实际上只是一个束手无策、陷人惨境的残废人

　　因此，按照威尔斯所指的方法去寻找“隐身帽”，是没有用的；即使照这个方法去做一切都顺利，也不能达到目的。

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保护色








　　可是也有别的方法可以解决隐身帽的问题，就是把物体涂上适当的颜色，使眼睛看不见它。这个方法在自然界是经常使用的：这就是生物的保护色。自然界里有许多生物就是靠保护色避过敌人，在生存竞争当中保存自己的。

　　战士们所说的“自卫色”，动物学家从达尔文的时候起就把它叫做“保护色”或“掩护色”。这种保护色的例子在动物界可以举出几千个来，我们简直每走一步路都可以遇见它。沙漠里的动物，大多数都有微黄的“沙漠色”作为它们的特征。那里的狮子、鸟、蜥蜴、蜘蛛、蠕虫等等，总之是沙漠动物群当中一切具有代表性的动物身上，都可以找到这种颜色。相反的，北方雪地上的所有动物，可怕的北极熊也好，不伤人的海燕也好，却都披上了一层白色，它们在雪的背景上简直看不出来。还有生活在树皮上的蝶蛾和毛虫，颜色都非常接近树皮的颜色（如毒蛾等）。

　　每一个捕捉昆虫的人都知道，由于昆虫有保护色，要找到它们十分困难。你不妨试着去捉在你脚边的草地上吱吱叫着的绿色蚱蜢──在掩护着它的绿色背景里，你简直看不清蚱蜢在哪里。

　　水生动物也是这样。在褐色藻类里生活的海生动物，都有“保护性”的褐色，使眼睛无法察觉它们。生长在红色海藻区域里的动物，主要的保护色是红色。银色的鱼鳞也同样具有保护性，它保护鱼类，既使它们受不到在空中搜寻它们的猛禽的伤害，又使它们受不到在水下威胁它们的大鱼的袭击：水面不但从上面往下看像面镜子，并且从下面，从水的最深处向上看更像面镜子（“全反射”），而银色的鱼鳞刚好同这种发亮的银色背景融合成一片。至于水母和水里的其他透明动物，像蠕虫、虾类、软体动物等，它们的保护色是完全无色和透明，使敌人在那无色透明的自然环境里看不见它们。

　　自然界在这一方面所用的“妙计”，真比人类的发明才能高明得多。许多动物都能按照周围条件的变动来改变保护色的色调。在雪的背景上不易察觉的银鼠如果不随着雪的融化而改变自己毛皮的颜色，那它就会失去保护色的好处。因此在春天，这种白色小动物会换上一身红褐色的新毛皮，使自己的颜色跟那新从雪里裸露出来的土壤的颜色打成一片。随着冬季的来临，它们又穿上了雪白的冬衣，重新变成白色。

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自卫色








　　人类从自然界那里学会了这种有用的艺术，使自己的身体同周围的背景相融合，以免被敌人发现。从前曾经点缀过战场的那些杂色斑斓的军装，现在已经变成过去了：代替它们的是具有保护作用的常见的单色军装。现代兵舰的灰色的钢甲也是一种自卫色，它使兵舰在海洋的背景上很难被分辨出来。

　　有一种所谓“战术的伪装”，也同这自卫色有关。防御工事、大炮、坦克、兵舰等都要伪装起来，或者用人造雾掩蔽起来，以迷惑敌人的视线。兵营要用特殊的同来隐蔽，网眼里还要编上一簇簇的草，战士也要穿上染成草绿色的衣服。

　　现代的军用飞机也广泛地使用着自卫色和伪装。

　　涂着褐色、暗绿色和紫色（使自己的颜色同地面的颜色相配合）的飞机同地面上的背景，是很难被飞在高处的飞机分清的。

　　飞机的底部，为了迷惑地面上的观察者的视线，得漆成跟天空一致的浅蓝色、浅玫瑰色和白色。这种颜色像小斑点一样漆在飞机的表面上。在740米的高空，这些颜色会同那不显眼的一般背景融合成一体。在3000米的高空，有这种伪装的飞机会变得看不见。在黑夜袭击用的轰炸机应当漆成黑色。

　　在所有的环境里都适用的自卫色，是一种能够反射四周景色的镜面。有这种表面的物体，能够自动地取得四周的颜色，几乎使人不能从远处发现它们的存在。在第一次世界大战的时候，德国人曾经在齐伯林飞艇上使用过这种方法。许多齐伯林飞艇的表面都是发光的铝，能够反射天空和云彩。假使不是它们的发动机的声音，要在它们飞行的时候发现它们，是很困难的。

　　所以，在民间故事里流传的关于“隐身帽”的幻想，在自然界和军事技术上都已经变成现实了。

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捉影

唉，影子啊，黑暗的影子， 有谁不被你追上？ 有谁不被你追越？ 只有你，黑色的影子， 却没人能把你捉到和拥抱！ ──涅克拉索夫 　　假如说，我们的祖先不会捉自己的影子，至少他们已经会从自己的影子那里得到一些好处。他们利用影子，可以画出人体的“影像”。 　　在我们的时代里，靠了照相术的帮助，每个人都能够得到自己的照片或是替亲近的人拍照。但是在18世纪的时候，人们却还没有这种幸福：当时要请画家画一幅像，得付出很多的钱，就只有不多的人能够出得起这笔钱。因此，“影像”才得到了这样大的流行，在当时，这种“影像”竟相当于现在的照相术这样普遍。所谓“影像”，其实可以说是捉到并且钉住在纸上的影子。这种“影像”，是用很机械的方法画出的，这一方面，使我们不由得想起了它跟照相术刚好相反。我们在拍照的时候，是利用光线射到底片上，而我们的祖先为了同一个目的却是利用了影子。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　影像怎样画法，从图8l可以看得很清楚。那个人的头转到某一个位置，使它的影子有最显著的轮廓，然后用笔描出它的轮廓来。这个轮廓画好以后，涂满黑墨，剪下贴到一张白纸上，影像就成功了。愿意的话，可以利用放大尺把它缩小（图82）。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　你可别以为这种简单的黑色轮廓画不可能表示那个人形貌上的特点。相反的，画得好的影像有时候跟原来的形貌非常相像。 　　这种影像的特点是画法简单，又跟原来的形貌相像，这使得许多画家对它发生了兴趣，他们开始用同样方法画整幅的图画、风景等等，渐渐地发展成为一个画派。图83就是席勒的影像。 　　“影像”这个名称，是从法文Silhouette（西路哀特）这个字译过来的。这个字的来源很有趣，本来是18世纪中叶一位法国财政大臣的姓，那位大臣叫艾奇颜纳·德·西路哀特，他在当时曾经竭力号召浪费成性的法国国民注意节俭，并且责备法国显贵们不应该把大量金钱消费到图片和画像上。由于影像很便宜，顽皮的人就把这种影像叫做“Alasilhouette”（意思就是“西路哀特式”）。

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鸡蛋里的鸡雏

你可以利用影子的特性，向你的同伴表演一个有趣的玩意儿。拿一张浸过油的纸，把它粘在一张硬纸板中间的方孔上，就装配成一个油纸幕。幕的后面放两盏灯；请你的观众在幕的前面观看。现在，把一盏灯点起，譬如把左面的一盏灯点起。 　　在点起了的灯跟纸幕之间，加进一个椭圆形的硬纸片，于是幕上就现出了一个鸡蛋的影像（这时右面一盏灯还没有点燃）。现在你可以向你的观众说，就要开动X射线透视机了，就可以透视到鸡蛋的内部……看到鸡雏了！果然，一下子你的观众就会看到那鸡蛋边上仿佛比较明亮，中心部分却暗了下去，清楚地看到了一只鸡雏的影像（图84）。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　其实这出魔术没有多大奥妙，说穿了很简单：在你右面那盏灯的前面，放着一个鸡雏形的硬纸片。把这盏灯点亮以后，幕上那椭圆形的影子上，又有右面的灯射来的一个“鸡雏”的影子，而鸡雏影子四周受到右面灯光的照射，因此，“鸡蛋”的边上要比它的中央部分明亮。你的观众呢，他们是坐在幕的前面的，并没有看到你的动作，因此──假如他们不懂物理学和解剖学的话──很可能就给你骗了，以为你果真让X射线透过了鸡蛋。