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

  • 习近平同俄罗斯总统普京共同会见记者

独家策划

推荐阅读
2026年亚太经合组织(APEC)贸易部长会议将于5月22日至23日在江苏省苏州市举办。苏州高新区镇湖绣娘姚琴华、岳琰创作的苏绣作品《朱荷图》《太湖一梦入姑苏》也一同展出。一根丝,在绣娘手中可以绣出江南山水;在现代工厂里,也可以进入高端面料、工业材料、绿色纤维和全球供应链。
2026-05-21 09:35
残障群体对无障碍环境建设最为敏感、利益最为攸关,但其话语权也相对较弱。不断完善相关法律体系,以充分保障残障群体在无障碍环境建设中各项权利。
2026-05-21 09:33
光,是宇宙中最神秘而又最常见的存在。从彩虹与翅膀的启示,到光子晶体与超材料的设计,人类在光学材料上的探索不断深化,实现了从“理解自然之光”向“设计与驾驭光”的飞跃。
2026-05-21 09:31
全球气候变化加剧,干旱灾害频发,正威胁世界粮食安全。
2026-05-21 09:30
2026年5月21日至23日,中国科学技术馆在河南省科学技术馆举办“全国科学家故事馆校众创展演活动”。
2026-05-21 09:27
近日,中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩率领团队自主研制的一对多动目标微波无线传能地面验证系统取得重大突破,在百米级距离实现了千瓦级的直流输出功率,直流—直流传输效率达到20.8%,波束收集效率高达88.0%。
2026-05-20 09:42
5月18日,随着“雪龙2”号凯旋,中国第42次南极考察圆满落下帷幕。
2026-05-20 09:37
逛一座馆,见证玻璃工业百年变迁。参观工业博物馆,一件件展品记录的是中国制造的发展史,是从落后到并跑、领跑的奋斗史。让我们以工业博物馆为支点,撬动工业旅游这个大市场,以工业文化涵养制造强国建设。
2026-05-20 09:34
近日,中国科学院天津工业生物技术研究所(以下简称天津工生所)糖生物合成与绿色制造攻关团队的研究成果被期刊接收。
2026-05-20 09:27
天津市河西区陈塘庄街道社区的医生向我们反馈,预警模式实现了高危人群的精准干预,社区脑卒中发病率与复发率明显下降。
2026-05-20 09:16
“雪龙2”号极地科考破冰船18日抵达上海,这标志着中国第42次南极考察圆满结束。
2026-05-19 09:54
5月18日,中国第42次南极考察圆满结束。中山大学共有4名老师参与本次任务——大气科学学院教授韩博,遥感科学与技术学院副教授梁琦、叶玉芳、王绍银。
2026-05-19 09:53
“琅琊”海洋大模型现已在国家海洋环境预报中心部署测试运行,实现实景应用。这意味着,这个从青岛走出的AI模型,开始真正为国家海洋预报工作贡献力量。
2026-05-19 09:52
打破传统学科分立格局,发挥工科见长优势,以工程需求催生基础研究、以基础研究赋能工科升级。
2026-05-19 09:50
如今,人工智能正在深刻改变着各行各业。多所大学已将人工智能通识课纳入培养方案,面向全体学生开课
2026-05-19 09:49
在5月15日发表于《细胞》的一项研究中,科学家将从菠菜中提取的光合作用系统移植到小鼠眼中,它能够将光转化为携带能量的分子,从而有效抑制炎症。新加坡国立大学的生物纳米技术专家邢阔然(音)和同事开展的这项研究受到了海蛞蝓的启发,后者能够从藻类中窃取光合作用的机制。
2026-05-18 09:19
标志着奶山羊生物育种迈入世界前列。
2026-05-18 09:14
每一针疫苗、每一瓶点滴,在进入人体前,都必须跨过一道生命红线。
2026-05-18 05:15
利用场景化教学将教室小课堂延伸向社会大课堂,让思政教育“走新”更“走心”。
2026-05-18 05:15
近年来,在应对全球气候变化、保障粮食和重要农产品稳定安全供给基础上,我国积极推进农业农村减排固碳,系统构建气候韧性农业科技战略体系,
2026-05-18 04:05
加载更多