狂野的“御水术”技术利用波浪精确操纵漂浮物体

研究人员可以操纵水波来移动乒乓球和米粒，其精确度似乎直接来自科幻电影。

想象一下，跳到湖里或游泳池里的一个大漂浮物上，然后试图移动。我们都有过这样的经历 —— 没有划桨、风帆或推进发动机，你就被困住了。但如果我们能让水自己移动你呢？

一个国际研究小组已经开发出一种技术来操纵水和移动漂浮物，其精度似乎就像科幻电影里的那样。除了其固有的酷因素外，这项研究还可以有实际应用，从分子实验到在大片水域中操纵船只。

水操纵技术是由波浪驱动的。在研究了计算机模拟后，该团队使用3D打印的塑料结构在水箱中产生不同种类的波。其中一个结构是一个由24根管子连接到扬声器的环，它发出低沉的嗡嗡声，在环内的水中产生涟漪。

通过控制这些结构产生的波浪的大小和频率，研究人员在水面上产生了复杂的图案，比如环路和漩涡，从而使他们能够控制泡沫球、乒乓球和米粒等漂浮物的运动。

正如2月初发表在《自然》杂志上的一项研究所详述的那样，研究人员利用波浪来完成一些技巧，比如把漂浮物固定在原地，或者诱导它们沿着圆形或螺旋形的路径移动。他们甚至注意到，外部的小波并没有极大地干扰图案和物体的运动。总的来说，漂浮物只偏离了它们的路径不到五分之一英寸（约5毫米）。尽管表面如此，研究人员并不是御水师 —— 这一切都是基于物理学的。

“我们的发现是探索如何塑造水波来移动物体的第一步，在未来有许多潜在的应用，”来自新加坡南洋理工大学的研究负责人之一沈义杰（音译）在一份大学声明中说。

沈义杰是一名光学工程师，他最近的研究受到了他对光模式的研究的启发。他和他的同事们之前已经证明，光波可以在光的模式中移动微小的粒子，这让他想知道水是否也能有类似的行为。

“我们已经证明，水波可以用来精确移动像米粒一样小的漂浮物。未来的研究可能会研究更小的海浪，比如小几百倍的细胞规模的海浪，以及大一千倍的更大的海浪，”沈义杰补充道。

在分子尺度上，这种技术可以在没有直接操作的情况下将粒子聚集在一起。在更大的范围内，我们可以控制船只在水体上的运动，尽管研究人员承认，强烈的自然波浪的影响必须考虑在内。这项技术也能移动水中的液体吗？类似的水处理技术可能有助于清理漂浮的化学污染物。然而，同样值得注意的是，科学家们可能必须在大片水域中使用非常大的波浪产生结构。

考虑到水波、光波和电子运动之间的相似之处，研究人员认为，水可以为研究某些量子现象提供一种更容易接近的方法。如果你认为这是非常未来的想法，那就等着瞧吧 —— 根据这份声明，未来的研究甚至可以研究利用水的模式来存储数据的可能性。

然而，目前，研究小组的目标是调查波浪是否能在水面下产生类似的图案。

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