摘要：科技的进步往往不是直线的，而是某些偶然的发现，成为了改变历史的种子。对Nathan Cohen来说，2003年他在波士顿大学的实验室里，偶然将分形与隐形斗篷相结合，正是如此。尽管这项技术的实际应用似乎遥不可及，但它为我们展示了技术背后隐秘的复杂性，也让我们重新

科技的进步往往不是直线的，而是某些偶然的发现，成为了改变历史的种子。对Nathan Cohen来说，2003年他在波士顿大学的实验室里，偶然将分形与隐形斗篷相结合，正是如此。尽管这项技术的实际应用似乎遥不可及，但它为我们展示了技术背后隐秘的复杂性，也让我们重新审视了“隐形”这一曾经只能在科幻小说中看到的概念。

Cohen的故事起于一个看似普通的无聊问题：电视信号。上世纪90年代，虽然大多数地方的有线电视已逐渐普及，但依然有很多地区依赖广播信号。大而笨重的天线成了许多家庭的眼中钉。作为一名无线电天文学家，Cohen起初并不打算在这件事上走得太远。直到有一天，他在布达佩斯参加曼德尔布罗特的分形几何讲座后，一切开始改变。

天线，普通的天线，变成了一个不再普通的存在。当他将天线设计成科赫曲线（Koch curve）形式时，所有的思考都得到了重生。分形结构的精妙，使得天线既能接收到广泛的信号，又能保持相对的紧凑性，甚至能解决了空间局限性的问题。这种新颖的设计不仅吸引了技术界的眼球，也给商业和政府部门带来了新的希望。至此，分形天线的应用领域从普通的通信设备扩展到了更多专业领域，包括无线局域网、公共安全网络、海事通信、甚至是医疗技术。

但这仅仅是个开始。在这一过程中，Cohen和他的团队提出了分形超材料（fractal metamaterials）的概念。所谓的超材料，指的就是那些具有天然物质所不具备的特殊电磁性能的人工材料。而分形超材料则在此基础上，更进一步突破了传统电磁学的限制。传统超材料通常只能在特定的频段内有效工作，而分形结构则能够实现更宽的频带甚至是多频带的响应。

简单来说，分形超材料的优势在于它们可以有效地工作在多个频率上，这一特性使得它们在隐形、屏蔽、吸收和传输等应用中，展示出巨大的潜力。Cohen的专利技术，尤其是在隐形斗篷的设计上，成为了这一领域的里程碑。他早在2003年便构思出一款利用分形超材料的隐形设备，2008年成功申请了相关专利。这款设备的基本工作原理是：使用紧密排列的导电共振器构成内外两层结构，内层能阻止电磁波通过，而外层则引导这些波绕过目标物体，最后再重新聚集，令目标消失在视线中。

从微波频段的工作范围开始，Cohen的设计就展现了它的跨领域应用潜力。更令人激动的是，这一原理并不局限于微波频段，理论上它可以应用到红外甚至是可见光范围，展开更加广泛的隐形技术想象。

隐形斗篷的核心技术并不只是关于如何让物体“消失”，它的背后是分形结构对电磁波的独特操控。通过精心设计的电磁特性，分形超材料能够在不同波长的光或电磁波中，表现出近乎完美的“折射”特性。波在这些结构中穿行、弯曲、聚集，最终突破了自然材料无法做到的奇迹。

然而，正如科技的进步常常带来相对的风险，Cohen的研究也触及到了潜在的军事应用。在一项新的专利中，Cohen设计了一个名为LPASS™的雷达系统，能够探测到利用分形超材料制造的隐形物体。这种雷达系统通过利用更高或更低频率的过调频信号，检测到那些本应被隐藏的物体的微弱信号。这种技术的出现，再一次证明了科学进步并非单纯的向善，它同样能够被转化为战争和武器的工具。

但Cohen并不对此感到迷茫。在他看来，尽管隐形技术存在被军事化的可能，但更多的应用场景仍然是造福人类。他自己就将这项技术应用于卫星“车牌”的设计，成功地为卫星提供了“隐形”保护，避免了复杂的信号干扰问题。此外，自动驾驶技术中的雷达反射器和小型定向天线等应用，也都是这种分形超材料的实际运用。

正是通过这些例子，我们能更清楚地看到分形超材料背后的巨大潜力。从军事隐形技术到民用通信设备，它们的应用场景无处不在。

说到底，分形的奇妙不仅仅在于它的数学美感，更在于它能突破空间与物质的限制，直接影响我们对现实世界的认知。

来源：老胡科学一点号