数学证明单面声墙技术有可能实现

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数学证明单面声墙技术有可能实现
来源：科技日报 刘霞
想象一下，一支乐队在室内演奏，邻居却听不到音乐声，然而，如果外面有人在交谈，
室内的乐师却能听到。这种类似单面镜的单面声墙技术听起来似乎有些无法想象，但据美国
《发现》网站5月6日报道，两位意大利科学家正让这类声音操作技术更接近现实，相关研究
发表在最新出版的《物理评论快报》（PRL）杂志上。

意大利伊苏布利亚大学非线性和复杂系统中心的主任、物理学教授朱莉娅·卡萨提和意大利全
国研究委员会复杂系统研究所的研究员史提芬劳·勒普瑞两人受到受热二极管能够不对称地传
输热量这一机制的启发，提出了一种新的声学机制。他们设想会有一种超材料或一套设备，
其具有非线性的属性，能以意想不到的方式让声波弯曲（正如单面镜一样），从而实现让声音
只朝一个方向传输，阻挡或者屏蔽外来的声波的目的。

卡萨提和勒普瑞也已经从数学上证明，制造出这种超材料或者设备是可能的。卡萨提表示，与
线性相比，非线性会让我们的世界更加丰富，它使我们具有更多可能性。单面镜是一种光学玻
璃，在一面看全反光，看不见对面的景物，像镜子一样只能看见这边的镜像；在另一面看，则
是完全透明的玻璃，可以很清楚地看见对面的景物。

卡萨提解释道，从理论上来讲，被警察广泛使用的单面镜并非真正的单面，其之所以能产生单
面反光的效果，完全是因为镜的两面处于不同光度的环境所造成的，其一边必须完全黑暗，而
另一边则有光亮。与之类似的非线性声学材料也将能使声音仅在一个方向传播，而阻止入射的
声波。

为了引导声波，科学家提议交替不对称地铺设线性和非线性的材料层。一旦构成合适，当声波
从一边进入时，它就必须进入这种超材料，接着被重新引导。卡萨提解释道，这是因为，在两
个不同的方向上，声波的频率发生了变化。

这两名物理学家已经从数学上证明，未来科学家能够建造出这样一种声学超材料。勒普瑞表示，
正如光子学一样，以前科学家也没有想到会出现非线性光子学，而现在非线性光子学的发展非
常好。他表示，或许非线性声学材料的制造可能要难一点，但有很多科学家正在努力让其变成
现实。

美国杜克大学电子和计算机工程学的副教授斯蒂芬·克姆表示，制造出这种材料是可能的。其
一旦被制造出来，将会有很多实际用途。比如，有人可能希望将声音局限在一个房间里，不让
其逃逸出去，但同时能够听到外面人的谈话。