想象一下,一支樂(le) 隊在室內(nei) 演奏,鄰居卻聽不到音樂(le) 聲,然而,如果外麵有人在交談,室內(nei) 的樂(le) 師卻能聽到。這種類似單麵鏡的單麵聲牆技術聽起來似乎有些無法想象,但據美國《發現》5月6日報道,兩(liang) 位意大利科學家正讓這類聲音操作技術更接近現實,相關(guan) 研究發表在出版的《物理評論快報》雜誌上。
意大利伊蘇布利亞(ya) 大學非線性和複雜係統中心的主任、物理學教授朱莉婭·卡薩提和意大利全國研究委員會(hui) 複雜係統研究所的研究員史提芬勞·勒普瑞兩(liang) 人受到受熱二極管能夠不對稱地傳(chuan) 輸熱量這一機製的啟發,提出了一種新的聲學機製。他們(men) 設想會(hui) 有一種超材料或一套設備,其具有非線性的屬性,能以意想不到的方式讓聲波彎曲(正如單麵鏡一樣),從(cong) 而實現讓聲音隻朝一個(ge) 方向傳(chuan) 輸,阻擋或者屏蔽外來的聲波的目的。
卡薩提和勒普瑞也已經從(cong) 數學上證明,出這種超材料或者設備是可能的。卡薩提表示,與(yu) 線性相比,非線性會(hui) 讓我們(men) 的世界更加豐(feng) 富,它使我們(men) 具有更多可能性。單麵鏡是一種光學玻璃,在一麵看全反光,看不見對麵的景物,像鏡子一樣隻能看見這邊的鏡像;在另一麵看,則是*透明的玻璃,可以很清楚地看見對麵的景物。
卡薩提解釋道,從(cong) 理論上來講,被*廣泛使用的單麵鏡並非真正的單麵,其之所以能產(chan) 生單麵反光的效果,*是因為(wei) 鏡的兩(liang) 麵處於(yu) 不同光度的環境所造成的,其一邊必須*黑暗,而另一邊則有光亮。與(yu) 之類似的非線性聲學材料也將能使聲音僅(jin) 在一個(ge) 方向傳(chuan) 播,而阻止入射的聲波。
為(wei) 了引導聲波,科學家提議交替不對稱地鋪設線性和非線性的材料層。一旦構成合適,當聲波從(cong) 一邊進入時,它就必須進入這種超材料,接著被重新引導。卡薩提解釋道,這是因為(wei) ,在兩(liang) 個(ge) 不同的方向上,聲波的頻率發生了變化。
這兩(liang) 名物理學家已經從(cong) 數學上證明,未來科學家能夠建造出這樣一種聲學超材料。勒普瑞表示,正如光子學一樣,以前科學家也沒有想到會(hui) 出現非線性光子學,而現在非線性光子學的發展非常好。他表示,或許非線性聲學材料的可能要難一點,但有很多科學家正在努力讓其變成現實。
美國杜克大學電子和計算機工程學的副教授斯蒂芬·克姆表示,出這種材料是可能的。其一旦被出來,將會(hui) 有很多實際用途。比如,有人可能希望將聲音局限在一個(ge) 房間裏,不讓其逃逸出去,但同時能夠聽到外麵人的談話。