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

  • 走!去马街“赶”一场曲艺大集

  • 浙江金华:五彩板凳龙迎元宵

独家策划

推荐阅读
2月6日晚,“共和国勋章”获得者、我国第一代核潜艇工程总设计师黄旭华院士因病在武汉逝世,享年99岁。
2025-02-11 14:55
气动外形优化是航空设计中的核心技术,可以提升燃油效率、降低阻力,提高飞行器性能。该几何引擎无需庞大的数据集或繁琐的超参数调整,大幅降低了开展气动优化的复杂度和成本。
2025-02-11 09:43
最近,原子能院自主研发的两步法650毫米直径冷坩埚玻璃固化工程样机,完成90天连续运行试验,收获约52吨玻璃固化体,高放射性废物(以下简称“高放废物”)可被“封印”其中。
2025-02-11 09:43
记者从工业和信息化部获悉:截至目前,全国已建成3万余家基础级智能工厂、1200余家先进级智能工厂、230余家卓越级智能工厂,智能工厂梯度培育行动取得初步成效。
2025-02-11 09:32
提高产业链供应链韧性对于经济安全平稳运行至关重要。智能制造能够优化供需匹配过程、提高供需契合程度、赋能供需深度协同,通过影响企业的协调成本和生产成本产生“扩链”效应和“稳链”效应,推动供给来源多元化、供需关系稳固化,有助于缓解外部不确定性对供应链的冲击,进而提高产业链供应链的抗风险能力。
2025-02-11 09:31
市场监管总局日前发布的数据显示,截至2024年12月底,全国共有45.17万家智能机器人产业企业,注册资本共计64445.57亿元,企业数量较2020年底增长206.73%,较2023年底增长19.39%,呈稳健上扬态势。
2025-02-11 09:30
基于对生成型人工智能与史学研究关系的充分实践和思考,笔者认为,这项革命性的技术既非“潘多拉的盒子”,也不是万能宝箱。人工智能在史学研究中的应用存在不可避免的局限性,需要靠学者克服并化剑为犁。
2025-02-10 09:52
图为2月8日,影迷在成都天府长岛数字文创园哪吒形象雕塑前合影。当哪吒脚踏粒子幻化的风火轮掠过水墨渲染的蜀中山水,观众看到的不仅是一部电影的进化史,更是一个文明古国以科技赋能传统文化展现出的魅力。
2025-02-10 10:16
同新能源汽车一样,未来低空经济主力场景——电动垂直起降航空器(eVTOL)与无人机等的规模化推广应用,离不开高性能动力电池。燕绍九表示,下一步,研究中心将持续推动石墨烯锂电池材料的开发和工程化应用,为低空经济蓬勃发展贡献力量。
2025-02-10 10:13
近日,深度求索(DeepSeek)旗下DeepSeek-R1、V3、Coder等全系列大模型正式接入国家超算互联网平台。为促进超算算力一体化运营、打造国家算力底座,国家超算互联网平台去年4月正式上线,覆盖科学计算、工业仿真、人工智能(AI)模型训练等各个领域。
2025-02-10 10:11
当前AI(人工智能)正在逐渐改变世界,成为政府决策、医疗干预、金融交易、司法审议、环境保护、科学研究等领域的重要“参与者”。
2025-02-10 09:28
张学勇介绍,科研人员挑选了17个具有代表性的小麦品种,对它们染色体水平的基因组进行从头“组装”,最终得到了高质量的基因组数据。中国工程院院士刘旭认为,这项研究成果将推动我国小麦种质资源研究迈入大数据时代,加快重要基因的挖掘与利用。
2025-02-10 10:04
很多人说睡前吃宵夜不好,最常说的理由就是会长胖。其实,长胖跟吃夜宵本身并没有很大关系。
2025-02-08 10:16
冬日暖阳下,搭乘摇橹船泛舟浙江杭州西溪国家湿地公园,水道如巷,河汊如网,如入画境。
2025-02-08 10:14
该研究团队就如何度量全球尺度土壤水分站点空间代表性、如何表述地面的复杂性、这种复杂性又如何影响站点的代表性三个方面展开了研究。他们提出了新指标“站点相似面积比”,该新指标的优势在于不仅考虑了卫星像素内环境因素的空间异质性,还考虑了站点的下垫面情况。
2025-02-08 10:04
在山东省邹城市,有着百年传承历史的非遗——火虎表演,也以全新面貌迎接申遗成功后的首个春节。”春节期间,天津游客孙先生来到河南省开封府景区,沉浸式体验开封市首个全息侦探剧目《闸口盘车案》表演。
2025-02-08 09:58
托卡马克最初是由苏联库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的,是一种利用磁场约束带电粒子来实现可控核聚变的环形容器。
2025-02-08 09:22
踩着“咯吱、咯吱”作响的积雪深一脚浅一脚地前行,时不时俯下身子仔细查看。大年初三中午,塔里木油田油气运销部管道工程师胡毅正和同事沿着线路做检查。
2025-02-07 09:29
云南省丽江市玉龙纳西族自治县太安乡,海拔2827米,中国科学院空天信息创新研究院西南丽江卫星数据接收站(以下简称丽江站)就坐落于此。唐梦月之前一直在北京密云卫星数据接收站工作,2023年7月,他主动请缨支援建设,从北京来到了丽江。
2025-02-07 10:07
记者从全国林业和草原工作视频会议上获悉:2024年我国完成国土绿化任务超1亿亩,包括造林6669万亩、种草改良4836万亩,其中,治理沙化石漠化土地3683万亩。
2025-02-07 10:04
加载更多