科學家設計地震斗篷讓地震波遠離建築物
據國外媒體報道,在電影中,隱形斗篷可以輕輕鬆鬆幫助小魔法師哈利·波特(Harry Potter)騙過守門人阿格斯·費爾奇(Argus Filch)以及他的貓「諾斯太太」。但法國和英國物理學家表示,隱形斗篷實際上也可以用來幫助建築物免受地震破壞。這聽起來是否太過科幻呢?答案是「不」。
目前,法國馬賽菲涅耳研究所的斯特凡·伊諾克(Stefan Enoch)及其研究小組正在研究隱形斗篷背後的物理學其它方面的應用。他們的研究成果便是「地震斗篷」,能夠讓衝擊波、暴風浪或者海嘯在所遮蔽的物體面前變成「瞎子」,進而達到保護建築物的目的。
這種斗篷是如何工作的呢?為了理解其中的原理,我們首先應該瞭解地震波的兩個主要分類——體波和面波,前者可以穿透到更深的地球內部,後者則在地表傳播——這一點非常重要。伊諾克小組的研究發現顯示,控制體波非常複雜,很難實現,但在常規工程學框架內對面波進行控制還是可以做到的。研究小組成員、英國利物浦大學的塞巴斯蒂安·古納佑(Sebastien Guenneau)表示,由於面波的破壞性更大,如果能對其進行控制必然造福人類。
據悉,這種概念上的隱形斗篷將由幾個大型同心塑膠環製成,塑膠環將緊貼地面。為了讓面波平穩地通過塑膠環,科學家必須對環的硬度和彈性進行密切控制。穿過這個斗篷的地震波將被壓縮成在壓力和密度方面均處於極小程度的波動,進而能夠沿著一條快速通道傳播。這條通道可以被設計成弓形,通過調整塑膠環的特性引導地震波遠離斗篷內的物體。一旦離開斗篷,地震波便立即回到最初的強度。
這些神奇的塑膠環可以讓建築物在地震發生時「隱形」,除此之外,斗篷本身也是不可見的。根據古納佑的建議,應該將地震斗篷安放在建築物地基位置。為了保護一座橫跨10米的建築,每一個塑膠環的直徑需要在1至10米左右,厚度則在10厘米上下。
當然,所有這些理論仍需在現實實驗中加以檢驗。如果伊諾克等人的研究發現能夠得到應用,必將有無數人在地震發生時倖免於難。聖安德魯斯大學物理學家烏爾夫·萊昂哈特(Ulf Leonhardt)並未參與此項研究。他表示,隱形物理學在現實世界的第一項應用可能就是操縱地震波而不是光線。如果獲得成功,隱形塑膠環也可以按比例縮小以保護體積較小的物體。