這可能看起來像是直接出自《星際迷航》，但它是真實的：科學家們創造了一種聲波“牽引光束”，可以拉動、推動和旋轉懸浮在空中的物體。
這個 聲波牽引光束 依賴於精確計時的聲波序列，這些聲波序列會產生一個低壓區域，捕獲微小物體，然後僅透過聲波即可操縱這些物體，科學家們在一項新的研究中表示。
研究合著者、英國布里斯托爾大學的機械工程師布魯斯·德林克沃特表示，儘管新的演示只是概念驗證，但相同的技術可以適用於遠端操縱人體內的細胞，或靶向釋放聲學啟用藥物膠囊中鎖定的藥物。[觀看牽引光束懸浮物體]
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懸浮物體
過去，科學家們使用過從雷射束到超導磁場來懸浮物體的各種方法。2014年，蘇格蘭鄧迪大學的研究人員表明，像 牽引光束 一樣運作的聲學全息圖理論上可以吸入物體。
德林克沃特說：“他們實際上只是展示了力的存在；他們無法抓住或拉動任何東西。”
新系統背後的原理很簡單： 聲波，即在高壓和低壓之間傳播的波，透過諸如空氣之類的介質，產生力。
德林克沃特告訴 Live Science：“我們都體驗過聲音的力量——如果你去搖滾音樂會，你不僅能聽到它，有時還能感覺到你的內臟在移動。”“問題是如何利用這種力量。”
透過精確地協調這些聲波的釋放，應該有可能建立一個低壓區域，有效地抵消重力，將物體困在半空中。如果物體試圖向左、向右、向上或向下移動，物體周圍的較高壓力區域會將其推回其低壓、安靜區域。
但科學家們表示，找出建立這種牽引力的確切聲波模式很困難；控制其行為的數學方程式無法用筆和紙解決。
逆向工程力場
因此，德林克沃特、他的博士生阿西爾·馬佐和其他同事運行了計算機模擬，模擬了無數不同的聲波模式，以找到產生低壓區域和高壓區域包圍的標誌性組合的聲波模式。
他們發現了三種不同的 聲力場 ，可以旋轉、抓住和操縱物體。一種像鑷子一樣工作，似乎可以在空中抓住粒子。另一種將物體困在高壓籠子中。第三種力場的作用有點像旋轉的龍捲風，旋轉的高壓場圍繞著低壓、安靜的“眼睛”，將物體固定在原位，研究人員今天（10月27日）在《自然通訊》雜誌上報告了這一成果。
為了完成這項任務，該團隊使用了由一家名為 Ultrahaptics 的公司製造的微型揚聲器陣列，該陣列由 64 個微型揚聲器組成，可以產生精確計時的聲波，精度達到微秒級別。過去的聲懸浮系統使用了兩個或四個這樣的換能器陣列來基本上包圍系統，但研究人員的模型允許他們僅使用一個陣列建立相同的力場。該團隊使用微小的聚苯乙烯球展示了他們的牽引光束，聚苯乙烯球是用於包裝花生的相同材料。
波長和強度
低力區域的大小取決於波長：波長越長，低壓區域越大。德林克沃特說，聲音強度決定了可以被聲力推動和拉動的物體的最大密度。
在這種情況下，聲波在 140 到 150 分貝之間工作。如果人們能聽到，那將是震耳欲聾的音量，但聲波在 40 千赫茲下工作，波長約為 0.4 英寸（1 釐米），遠高於 人類聽力範圍 ，但海豚和狗可以聽到。
德林克沃特說：“我認為，如果你把這個裝置對準狗，它肯定能聽到。”“它不會喜歡它；它會跑掉。”
該團隊目前懸浮重量輕的聚苯乙烯球，其直徑最大為 0.2 英寸（5 毫米）。但是，為了使該系統對醫療操作有用，該團隊需要將其小型化以操縱微米級物體。德林克沃特說，這樣做意味著使用更高頻率的聲波——這是一個相對簡單的調整。
德林克沃特說：“我們將其作為一個單側系統來做，這一事實非常重要。”“要接觸身體，你必須從一側應用它。”
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