这可能看起来像是直接出自《星际迷航》，但它是真实的：科学家们创造了一种声波“牵引光束”，可以拉动、推动和旋转悬浮在空中的物体。
这个 声波牵引光束 依赖于精确计时的声波序列，这些声波序列会产生一个低压区域，捕获微小物体，然后仅通过声波即可操纵这些物体，科学家们在一项新的研究中表示。
研究合著者、英国布里斯托尔大学的机械工程师布鲁斯·德林克沃特表示，尽管新的演示只是概念验证，但相同的技术可以适用于远程操纵人体内的细胞，或靶向释放声学激活药物胶囊中锁定的药物。[观看牵引光束悬浮物体]
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悬浮物体
过去，科学家们使用过从激光束到超导磁场来悬浮物体的各种方法。2014年，苏格兰邓迪大学的研究人员表明，像 牵引光束 一样运作的声学全息图理论上可以吸入物体。
德林克沃特说：“他们实际上只是展示了力的存在；他们无法抓住或拉动任何东西。”
新系统背后的原理很简单： 声波，即在高压和低压之间传播的波，通过诸如空气之类的介质，产生力。
德林克沃特告诉 Live Science：“我们都体验过声音的力量——如果你去摇滚音乐会，你不仅能听到它，有时还能感觉到你的内脏在移动。”“问题是如何利用这种力量。”
通过精确地协调这些声波的释放，应该有可能创建一个低压区域，有效地抵消重力，将物体困在半空中。如果物体试图向左、向右、向上或向下移动，物体周围的较高压力区域会将其推回其低压、安静区域。
但科学家们表示，找出创建这种牵引力的确切声波模式很困难；控制其行为的数学方程式无法用笔和纸解决。
逆向工程力场
因此，德林克沃特、他的博士生阿西尔·马佐和其他同事运行了计算机模拟，模拟了无数不同的声波模式，以找到产生低压区域和高压区域包围的标志性组合的声波模式。
他们发现了三种不同的 声力场 ，可以旋转、抓住和操纵物体。一种像镊子一样工作，似乎可以在空中抓住粒子。另一种将物体困在高压笼子中。第三种力场的作用有点像旋转的龙卷风，旋转的高压场围绕着低压、安静的“眼睛”，将物体固定在原位，研究人员今天（10月27日）在《自然通讯》杂志上报告了这一成果。
为了完成这项任务，该团队使用了由一家名为 Ultrahaptics 的公司制造的微型扬声器阵列，该阵列由 64 个微型扬声器组成，可以产生精确计时的声波，精度达到微秒级别。过去的声悬浮系统使用了两个或四个这样的换能器阵列来基本上包围系统，但研究人员的模型允许他们仅使用一个阵列创建相同的力场。该团队使用微小的聚苯乙烯球展示了他们的牵引光束，聚苯乙烯球是用于包装花生的相同材料。
波长和强度
低力区域的大小取决于波长：波长越长，低压区域越大。德林克沃特说，声音强度决定了可以被声力推动和拉动的物体的最大密度。
在这种情况下，声波在 140 到 150 分贝之间工作。如果人们能听到，那将是震耳欲聋的音量，但声波在 40 千赫兹下工作，波长约为 0.4 英寸（1 厘米），远高于 人类听力范围 ，但海豚和狗可以听到。
德林克沃特说：“我认为，如果你把这个设备对准狗，它肯定能听到。”“它不会喜欢它；它会跑掉。”
该团队目前悬浮重量轻的聚苯乙烯球，其直径最大为 0.2 英寸（5 毫米）。但是，为了使该系统对医疗操作有用，该团队需要将其小型化以操纵微米级物体。德林克沃特说，这样做意味着使用更高频率的声波——这是一个相对简单的调整。
德林克沃特说：“我们将其作为一个单侧系统来做，这一事实非常重要。”“要接触身体，你必须从一侧应用它。”
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