从小就是“哈迷”的知力君，至今仍不时回想起《哈利·波特》那跌宕起伏的情节，也为其间各类奇妙的魔法神器而着迷。其中，哈利的一身隐形斗篷尤其给我留下了深刻的印象——在最危急的关头，它总能帮助主人转危为安。那时候，知力君总是幻想能拥有那件隐形斗篷，甚至暗搓搓地想：有了隐形斗篷，我就可以拥有一切啦，太爽啦！然而，时光匆匆流逝，知力君还是一个没有隐形斗篷的小屌丝~就在知力君要放弃的时候，有报道称，科学家们已经制造出了能让物体“隐形”的材料。它就是超材料。这是真的假的？我读书少，你可别骗我！
超材料是何方神器？这么酷炫！
虽然超材料的概念直到21世纪才被提出来，但最早的相关研究恐怕要追溯到大约半个世纪以前了。早在1967年，就已经有科学家对这类具有超常物理性质的材料进行过理论上的设想。原来这么早就开始了，那时候知力君在哪儿呢？
科学家维克托·韦谢拉戈（Victor Veselago）曾指出，如果有一种材料同时具有负的介电常数和负的磁导率，那么它将颠覆整个光学世界——它能够使光波看起来如同倒流一般，并且在诸多方面都将表现得有违常理。或许是太过于石破天惊，维克托·韦谢拉戈的设想未能立即引起学界的重视。数十年光阴悄然而逝，这一设想竟然几近无人问津。
直到20世纪末，约翰·潘德瑞的研究取得了重大突破，这才让维克托·韦谢拉戈尘封多年的设想再度成为人们热议的焦点。（约翰大神，你太厉害了，请接受我的膝盖！）
约翰·潘德瑞前瞻性地引入了超材料的概念。他开创性地指出，不应当只是将材料看作一个均匀的块体，而应当关注组成它的微小单元。
从这一思想出发，约翰·潘德瑞提出了可以兼具负介电常数和负磁导率的结构单元。随后，戴维·R·史密斯等在此基础上，首次制造出了在微波波段具有负介电常数和负磁导率的材料。他们让一束微波射入铜环和铜线构成的人工介质，使得微波以负角度偏转。
由于电磁波在这种材料内部进行传播时，波矢k、电场E和磁场H之间符合左手定律，因此这种材料也被称为左手材料或负群速度材料。可以说，超材料的问世在物理学史上具有里程碑式的意义。超材料，连同具有负折射率的左手材料一起，备受世人瞩目。
2003年与2006年，美国著名期刊《科学》两度将“左手材料”的相关研究列为当年的“十大科学进展”。就这样，随着科技的进步，昔日只能出现在科幻世界里的“隐形斗篷”，如今不再是那样的“不切实际”。
看来，用不了多长时间，隐形斗篷就要走进我们的生活啦！期待！
超材料，前途无量，偶看好你哦！加油！
不同种类的超材料在各自的领域中都可谓大放异彩。今天，知力君就选择性地介绍两种最具代表性的、也最为人所熟知的超材料——左手材料与光子晶体。快来好好学一下吧！没准你也能制作出隐形斗篷呢！梦想一定要有，万一哪天实（jian）现（gui）了呢！
左手材料
左手材料具有负的相速度、负的折射率、理想成像、逆多普勒频移、反常切伦科夫辐射等物理性质。利用材料的这些反常特性，可以实现诸多奇妙的功能。例如，我们可以利用左手材料制作出具有超高分辨率的、不会丢失信息并将所有能量完全复制到成像点的理想透镜，可以用作天线覆层以提高天线的定向性、确保通信的保密性与高效性，可以制作微波部件（如滤波器等）以显著减小部件的体积，可以控制电磁波传播方向、阻止信号向人脑方向传播从而避免手机辐射对人体造成的伤害，等等。
光子晶体
在当代信息业中，有一个大梦想，即是用光子代替电子传递信息。光子具备电子所不具备的优势。用光子代替电子做载体，不仅可以提高传输速率，还可以提高信息的携带量。更重要的是，光子之间的相互作用明显弱于电子间的相互作用，因而光子通信可极大降低传输过程中的能量损耗。
超材料，物理学新视界，崇拜！
如今对超材料的研究可谓是如火如荼，这不仅是因为它能对人们的生活以及科学技术的发展产生深远的影响，而且是因为它提供了一种全新的思维方式，让我们得以重新审视这个早已司空见惯了的物理体系。
超材料的出现并没有违背物理学中的基本规律，然而，经过设计的精细构造却赋予了它超常的物理特性。这无疑是人类智慧的结晶。
尽管目前超材料的应用大都还只停留在理论阶段或者仅仅是一个雏形，但我相信，在未来的某一天，我将真正拥有一件属于自己的隐形斗篷，而不必只是将它当作一个美丽的幻想。
超材料，便将是我们通往梦想的一把最真实的钥匙。
（本文选自《知识就是力量》杂志2015年12月刊《漫谈超材料：从哈利·波特的斗篷说起》一文，作者：冯敏行，原创作品，转载请注明出自知识就是力量微信公众号）
