探讨“人造电磁黑洞”的真实性

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1、探讨“人造电磁黑洞”的真实性都世民摘要：夲文主要探讨由人工电磁材料引出的“人造黑洞”、“魔术口袋”和“孙悟空七十二变”等相关学术问题。从微波专业角度探讨“人造电磁黑洞”的是否真实存在。笔者认为研究者只是给出一些仿真结果，不表示人造电磁黑洞的真实存在，其理由见下文。关键词：人工电磁材料，人造电磁黑洞，电磁场測量，远程隐身，微波天线，D.R.Smith。一.引言2009年,D.R.Smith发表他的试验结果[1、2]以来，引起了不小的反响，他证明了人工电磁材料的負折射率，实际上也就是证明了人工电磁材料的存在。如今人工电磁材料

2、的研究工作正向纵深发展，其应用范围也在不断扩大。主要涉及固体物理、材料科学、光学、化学、应用电磁学、医学成像、微波天线和器件、纳米学科(包括纳米材料、加工、检测)和军事应用等[3-10]。奇怪的是，美国专家D.R.Smith不在美国发展他的研究成果，而是选择东南大学毫米波实验室作为合作伙伴。2008年,在东南大学召开了一次国际专题学术研讨会。会后东南大学发表了“人造电磁黑洞”的科研成果，一些网文声称该成果惊动了欧美和俄罗斯，其影响之大，非同一般[11-20]。随着研究的深入，由“光学变换”演变成“幻想光学”，将实际存在的

3、人工电磁材料变成了看不见的影子，称之为远程隐身.[21、22]原先发表的隐身斗篷己经落后，因为隐身斗篷[7]是通过保角变换将待隐身的物体包围起来，然后让电磁波传播方向拐弯，这电磁波似乎非常听“人工电磁材料”的话！其实这一提法尚存疑问。远程隐身的论述实际上否定了电磁波拐弯的必要性。这保角变换就是处理奇异性问题，文章[23]在构建隐身斗篷问题时，指出对扩展式映射方法，在引入边界媒质参数极值时，出现奇异性问题。为此该文作者提出三种方法来进行保角变换。作者只给出仿真结果，无实测结果。而文章[21]的作者认为这种隐身概念就相当于孙

4、悟空真的来到人间，有七十二种变化，其变化的依据就是幻想光学的理论。该作者认为无需将隐身器件包围待隐身物体，只要放在它旁边即可，也就是说，不必让电磁波传播方向拐弯,即可实现真正意义上的隐身！这等于将隐身斗篷的成果向前推进了一大步，又上一个台阶。到目前为止，这种隐身斗篷的概念並非雷达隐身的概念，只有传输性能测试证明。沒有RCS测试证明不难看出人工电磁材料的出现带来了两大“科研成果”：一是“人造电磁黑洞”，由东南大学崔铁军研究团队研制成功；二是香港科技大学物理系赖耘等实现的“孙悟空的七十二变”，从而实现真正隐身。这两大成果是真

5、的实现了还是科幻？或是根本不成立，夲文对此进行探讨。二.两篇文章的说法揭示什么？第一篇文章[24]的题目是：“基于人工电磁材料的科技幻想”，笔者认为这篇文章的题目表明人造黑洞是科学幻想。它现在没有实现。第二篇文章[25]的题目是：“可见光隐身衣尚未问世”。周磊教授是参加2008年国际专题学术研讨会大会发言人之一。这两篇文章在不同程度上否定了人造黑洞的存在，这是针对光波而言。说这是科学幻想，是比较客观也是比较客气的说法。说是炒作是不客气的批评。笔者对光学没有研究，不对此作评论。但因研究者声称是在微波频段实现了“人造电磁黑洞

6、”，这是真的实现了吗？那些专家审定的呢？东南大学学术委员会应该清楚此事，笔者下面提出一些疑问，希望引起业界关注。笔者认为研究者只是给出一些仿真结果，不表示“人造电磁黑洞”的真实存在。三.D.R.Smith试验有什么问题？“人造电磁黑洞”的出现是源自于人造电磁材料的出现，其发现人是D.R.Smith[1]。他的试验给出了等效折射率结果，可以明显看出试验结果与分析结果在19.2到l9.8GHz频带内是很不相符的，分析结果有一个很大的峰值，是负值方向。而实测给出的負折射率的峰值只有2.71。为什么会出现这样的问题，研究者如何解

7、释？有两种可能：一种可能是等效参数法在谐振的频带内，等效参数提取方法有问题；另一种可能是这种测试方法存在问题。因为研究者釆用标量网络分析仪测量外场信号，而不是测量内场信号。另外，如果这种方法是测量近场，应在电波暗室用近场测量仪自动测量；如果是测量远场，应该用方向图测试仪测出辐度和相位方向图，最好测出立体方向图。研究者在美国应该有条件测量出这些数据。我国有这样的进口測试设备，可以完成这些测试项目。Smith所作的测试早已落后，它已涉足微波天线和天线测量专业范围。他忽略了相位参数的测量和分析。如果改变收、发间距和被测件架设高

8、度，他的测试结果还能重复吗?！笔者认为他的测试结果不会重复，无论是幅度或是相位都不会重复。从分析方法上看，在19GHz附近，应考虑物理光学分析法，不能单纯用几何光学法分析。从研究者们发表的文章看，都是假定平面波入射，这一假设条件显然是不够精确的。另外在等效参数提取上没有考虑各单元间的互耦。另外，测试结果的左图不光滑，