科学家在水上画出「声音全息图」

这个实验看起来有点像科幻小说里的情节。在听到单个扬声器里传来的单音时，漂浮在一杯水上面的硅粒子可以自行组成鸽子的图片。只要声音还在，图片就能保持住，之后它才会消失。

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但这是科学而非科幻。它是德国斯图加特普朗克研究所的物理学家们所做的多个实验之一，该试验演示的是他们能利用3D打印的薄板来操纵声波形成复杂的“场”，这样的场可以在水里创造图案或者让物体悬浮在半空中。

物理学家Peer Fischer是这篇发表于《自然》期刊上的新研究的共同作者，他表示：“它就像你在《星际迷航》里面看到的全息图。只不过我们没有利用光而是利用声音来创造图案。”

Fischer表示，这是科学家们第一次利用单一声源制造出这种现象。

去年，英国布里斯托大学的科学家们在《自然通讯》期刊上发表了一篇与声系统有关的研究，该系统能将让物体悬浮起来。他们的系统与Fischer的非常相似：同样产生了从多个方向接近物体的声波，并且他们有着不同的振幅和频率。当声波与彼此相互作用的时候，它们就在空气(或者其它液体)中创造出了气压梯度，从而让珠子悬浮或者让物体在水面随意移动。

但布里斯托团队的实验需要许多换能器(类似扬声器的设备，可以将电信号转变为声音)，每一个换能器都要得到精心调校才会产生正确的声波。

Fischer说道：“如果你想制造复杂的声场，那么你就需要很多个声源。你可以想象一下如果你拿到了几百个声源，那么实验就会变得困难、昂贵且复杂。”

于是Fischer及其同事想到了替代方法。比起利用多个换能器，他们只用了一个。但他们让声音经过一个能将它曲解称正确声场的薄板。肉眼看不见这样的声场，但如果你像我们这样拿着扩音器通过这一空间，那么你就会听到一幅3D打印图片。

科学家们让硅胶球悬浮在水面，能让这样的声学“图片”显现出来。他们还可以通过改变声场来操纵物体。比如让一滴水悬浮起来或者让一艘小船四处漂浮。

这一技术不仅仅是优雅的聚会花招。它可以提升声成像质量，比如让声束在钢铁内穿梭，看它是否有裂缝；或者用超声波来检查身体。它还可以让科学家们在不触碰培养皿的情况下移动其中的标本，或者在工程中操纵精密的机械零件。

本文译自 Washingtonpost，由 肌肉桃 编辑发布。