点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:水波成为探索拓扑物理的全新平台
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

水波成为探索拓扑物理的全新平台

来源:光明网-《光明日报》2025-02-12 09:59

  【瞧!我们的前沿科技】

  光明日报上海2月11日电(记者颜维琦 通讯员丁超逸)人们通常认为,水波是水面的上下振动,波的传播方向与水面振动方向垂直。然而,实际情况并非如此简单。科学家们发现,水波涉及复杂的流体力学效应,能够构造丰富的拓扑矢量场用于粒子的操控。

  近日,复旦大学物理学系资剑教授、石磊教授团队联合河南大学、新加坡南洋理工大学、西班牙圣赛瓦斯蒂安国际理论物理中心等研究机构在《自然》杂志发表关于利用水波拓扑结构操控粒子的研究成果。此次研究成果使水波成为探索拓扑物理的全新平台,不仅深化了人们对经典重力波系统中的矢量特性理解,揭示了其中自旋轨道耦合和锁定机制,也开辟了水波力操控物体运动的研究领域。

  拓扑学是物理学界普遍关注的研究方向。近年来,拓扑效应逐步被引入电磁波、声波以及液体表面波(水波)等经典波动体系,极大地拓展了这一领域的研究深度与广度,成为基础物理研究与应用技术的全新交汇点。

  传统意义上,水波被简化为一种横波,波动中的粒子仅进行上下运动。事实上,这些粒子除了进行上下运动,还有复杂的椭圆轨迹运动。如何控制这些波动?如何形成特定的拓扑结构并加以利用?这些问题一直是学界悬而未决的难题。该研究成果系统揭示了拓扑学在水波体系中的丰富表现形式,为深入探讨经典波动体系中的拓扑效应提供了重要的理论和实验依据。利用液体表面波拓扑结构实现对漂浮粒子的多维度运动控制,成为研究的一个重要创新点。记者了解到,传统的测量方法难以达到实验所需精度,并且无法全面展示液体表面波的所有特性。为此,研究团队基于国际合作开发的算法,揭示了此前学界未注意到的复杂现象,为液体表面波的实验研究提供了新范式。

  业内专家评价,在水面上实现对粒子的自由操控,让高深的物理概念在一个简单系统里肉眼可见。这一突破性成果首次证明拓扑水波场在粒子精准操控中的应用潜力,揭示了通过调控波场的拓扑特性,可以实现粒子更加稳定且灵活的控制。

  “在传统的水波体系中研究新兴的拓扑物理,这种跨学科的研究方法对推动基础研究和应用研究具有重要意义。”资剑介绍,下一步,研究团队将持续优化实验平台,深入研究拓扑水波结构中更丰富的物理特性,探索拓扑水波在粒子操控、机器人控制、水面漂浮物治理以及水能利用等领域的潜在应用,并为光学、声学等学科中的拓扑结构波研究提供更多理论支持和实验依据。

  《光明日报》(2025年02月12日 08版)

[ 责编:李欣哲 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 子午工程二期通过国家验收

  • 多模态跨尺度生物医学成像设施通过国家验收

独家策划

推荐阅读
国家能源局20日发布的全国电力工业统计数据显示,截至2025年2月底,全国累计发电装机容量34.0亿千瓦,同比增长14.5%。
2025-03-21 03:40
今年前两个月,我国装备制造业和高技术制造业增加值同比分别增长10.6%和9.1%,有力支撑工业经济实现稳步向新向好发展。
2025-03-21 03:40
2024年12月16日,中国在海南文昌航天发射场使用长征五号乙运载火箭/远征二号上面级,成功将卫星互联网低轨01组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2025-03-21 10:12
一颗青梅、一杯酸奶、一碟陈醋、一缸酸菜……中国人的餐桌上,常能看到酸味的身影。夏季气候炎热,人体出汗较多、胃口可能变差,适量食用酸味食物可以起到开胃、收敛止汗的作用。
2025-03-21 10:11
阿卜杜拉国王科技大学的一项开创性研究首次直接观察到了DNA开始解旋的瞬间,揭示了使细胞能够准确复制其遗传物质的基本机制。
2025-03-21 10:09
根据新一期《自然》杂志发表的气候科学研究,2023/24年海洋表面温度的大幅上升虽然是异常现象,但用气候模型预测时并不全然意外。
2025-03-21 10:07
液体粉笔的研发让师生免受粉尘之扰,如今湖北应城市黄滩镇刘垸村粉笔年销售额超过1亿元,村民眼中的夕阳产业焕发新生。实践证明,深耕技术创新,用好技术赋能,不仅能提高生产效率、降低成本,还能提高产品品质和性能,打造差异化竞争优势。
2025-03-20 09:54
今年春节刚过,中国农业科学院蜜蜂研究所研究员黄家兴就跨越3000多公里,从北京来到云南沧源佤族自治县,开启新一年的追花之旅。跟着帮扶团队,蜂农李光强学到了真本事:以前有蜜就割,蜜蜂饿肚子出逃;现在留蜜补蜜,提高采蜜效率。
2025-03-20 09:53
对人性温度的感知,对多元价值的判断,对公共利益的坚守,这些人类独有的认知维度,是AI无法替代的核心价值。
2025-03-20 09:52
从燧人氏钻木取火,到墨子提出“光沿直线传播”的朴素理论,再到牛顿用棱镜分解白光揭示光谱的奥秘,光始终是科学与技术演进的见证者。进入21世纪,这场跨越千年的对话迎来了全新维度——光经济。
2025-03-20 09:49
春分,是二十四节气中的第四个节气。在国家卫生健康委19日举行的“时令节气与健康”发布会上,专家提醒,春分时节,昼夜平分,公众要注重规律起居、保证睡眠、均衡寒热饮食、适时添减衣物。
2025-03-20 09:40
近日,国内首款碳-14核电池原型机“烛龙一号”发布,这标志着中国在核能技术领域与微型核电池领域取得重要突破。
2025-03-19 10:24
世界知识产权组织近日公布2024年全球知识产权申报统计数据。中国申请量为70160件,同比增长0.9%,仍是申请量最大的来源国。
2025-03-19 10:20
先优化人员分工,过去按天计工时,改为了以量计价,鼓励村民优化流程,提高效率,用人成本降低了20%。
2025-03-19 10:19
近日,国家互联网信息办公室、工业和信息化部、公安部、国家广播电视总局联合发布《人工智能生成合成内容标识办法》,自2025年9月1日起施行。
2025-03-19 10:15
首次揭示了植物新型广谱抗病天然产物——芥酸酰胺及其抗病机制和化学防御策略,对于开发新型绿色无害农药、减少细菌病害、保证植物安全具有重要意义。
2025-03-19 10:14
包括加快人工智能(AI)大模型迭代升级、推出AI应用新产品、加快开源步伐等,进一步竞速人工智能创新发展赛道,优化人工智能落地应用体验。
2025-03-18 09:13
上海、浙江、广东、四川等地中小学也在积极开发人工智能教育资源、构建人工智能课程体系,并已取得一定成效。
2025-03-18 09:13
日前,中国科学院近代物理研究所科研人员及合作者在重离子治癌微观机理研究方面取得重要进展。
2025-03-18 01:55
日前,记者从江西官山国家级自然保护区获悉,该保护区与湖北博得生态中心科研团队在开展生物多样性调查时发现一个蜘蛛新种——官山伪遁蛛。
2025-03-18 01:55
加载更多