掩藏声音

一种简单的塑料外壳首次将一个三维物体在声波探测中掩藏了起来。经过某些改进，一种类似的掩藏物或可最终被用于降低噪音污染，以及使舰船或潜艇能够躲避敌军的探测。这项实验的结果发表于3月20日出版的《物理评论快报》（Physical Review Letters）杂志上。

“这篇论文运用设计良好但又相对简单的材料对不可见的形式进行了简单的论述。”来自杜克大学的电气工程师史蒂文·卡莫（steven Cummer）说道。他并没有加入此项研究中，但在2007年，卡莫曾提出过声音掩藏概念。

科学家们为了令物体不可见而努力所做的工作都是建立在这样一个事实的基础上，即我们对世界的认知完全依赖于波的散射。我们能够看到物体，是因为光波撞击到它们，并且实现散射。同样，海军能够探测到远处的潜艇，也是因为它们散射出的可撞击到潜艇的声波。

因此近几年来，科学家们一直致力于开发出通过控制围绕在物体周围的光波或声波阻止散射的掩藏物。这项探索的问题在于它需要的复合材料很难制造。

约瑟·桑切斯德赫萨（Jose Sanchez-Dehesa）是一名来自西班牙巴伦西亚工艺研究所的电气工程师，他与同事们采取了一种不同的方法：他们并不阻止声波击中一个物体，而是在一个直径8cm大的塑料球体表面制作出一种简单的掩藏物消除散射波。

通过计算机运算，研究人员设计出一种由60个大小不一的圆环组成的类似笼子的结构，并使它围绕在球体周围。仿真运算显示，离开球体及环状掩藏物的散射声波会相互干涉并且抵消。

这种掩藏物不需要以复杂的方式控制声波，因此桑切斯德赫萨与他的团队在3D打印机的帮助下用塑料便将它制造了出来。他们将这一创造物悬挂在可自由回声的房间的天花板上，在它的对面放置了一个扬声器，并在一定范围内播放声音频率。在大多数频率下，球体散射出的声波很容易被察觉。但是在8.55 kHz的频段下，这个被掩藏的球体对它后方放置的传感器而言则是完全感知不到了。

这项研究标志着科学家们首次将一个三维物体在声音领域掩藏起来。这对美国海军研究机构来说就像是听到了最美妙的音乐。此项研究的部分经费来源于美国海军研究机构，它的主要目的是探究令声呐失灵的可能性。

但是，这种掩藏物仅仅朝着生产出秘密行动的潜艇前进了一小步。对于每个物体而言，它都需要进行自定义设计及建造，并且目前它还仅仅工作于从一个方向传来的窄频段声音范围。如果扬声器被任意摆放，该掩藏物将不能工作。桑切斯德赫萨的团队计划开发出具备宽带及多方向性掩藏物。

但是卡莫指出，即使是具有局限性的掩藏物也具备应用价值。他认为这种从一个方向控制一种特殊音频的构造是具有潜在能力的，比如它可减少拥堵的高速公路形成的噪音污染。“这种掩藏物在一件事情上做得十分出色，即它拥有着一个非常简单的结构。”他说道。