掩藏聲音

一種簡單的塑料外殼首次將一個三維物體在聲波探測中掩藏了起來。經過某些改進，一種類似的掩藏物或可最終被用于降低噪音污染，以及使艦船或潛艇能夠躲避敵軍的探測。這項實驗的結果發表于3月20日出版的《物理評論快報》（Physical Review Letters）雜志上。

“這篇論文運用設計良好但又相對簡單的材料對不可見的形式進行了簡單的論述。”來自杜克大學的電氣工程師史蒂文·卡莫（steven Cummer）說道。他并沒有加入此項研究中，但在2007年，卡莫曾提出過聲音掩藏概念。

科學家們為了令物體不可見而努力所做的工作都是建立在這樣一個事實的基礎上，即我們對世界的認知完全依賴于波的散射。我們能夠看到物體，是因為光波撞擊到它們，并且實現散射。同樣，海軍能夠探測到遠處的潛艇，也是因為它們散射出的可撞擊到潛艇的聲波。

因此近幾年來，科學家們一直致力于開發出通過控制圍繞在物體周圍的光波或聲波阻止散射的掩藏物。這項探索的問題在于它需要的復合材料很難制造。

約瑟·桑切斯德赫薩（Jose Sanchez-Dehesa）是一名來自西班牙巴倫西亞工藝研究所的電氣工程師，他與同事們采取了一種不同的方法：他們并不阻止聲波擊中一個物體，而是在一個直徑8cm大的塑料球體表面制作出一種簡單的掩藏物消除散射波。

通過計算機運算，研究人員設計出一種由60個大小不一的圓環組成的類似籠子的結構，并使它圍繞在球體周圍。仿真運算顯示，離開球體及環狀掩藏物的散射聲波會相互干涉并且抵消。

這種掩藏物不需要以復雜的方式控制聲波，因此桑切斯德赫薩與他的團隊在3D打印機的幫助下用塑料便將它制造了出來。他們將這一創造物懸掛在可自由回聲的房間的天花板上，在它的對面放置了一個揚聲器，并在一定范圍內播放聲音頻率。在大多數頻率下，球體散射出的聲波很容易被察覺。但是在8.55 kHz的頻段下，這個被掩藏的球體對它后方放置的傳感器而言則是完全感知不到了。

這項研究標志著科學家們首次將一個三維物體在聲音領域掩藏起來。這對美國海軍研究機構來說就像是聽到了最美妙的音樂。此項研究的部分經費來源于美國海軍研究機構，它的主要目的是探究令聲吶失靈的可能性。

但是，這種掩藏物僅僅朝著生產出秘密行動的潛艇前進了一小步。對于每個物體而言，它都需要進行自定義設計及建造，并且目前它還僅僅工作于從一個方向傳來的窄頻段聲音范圍。如果揚聲器被任意擺放，該掩藏物將不能工作。桑切斯德赫薩的團隊計劃開發出具備寬帶及多方向性掩藏物。

但是卡莫指出，即使是具有局限性的掩藏物也具備應用價值。他認為這種從一個方向控制一種特殊音頻的構造是具有潛在能力的，比如它可減少擁堵的高速公路形成的噪音污染?！斑@種掩藏物在一件事情上做得十分出色，即它擁有著一個非常簡單的結構?！彼f道。