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古罗马人或早就会用“隐形”原理减震

2019-5-10 环球解密

法国一份新研究发现,罗马剧院的基础结构竟然和现代科技研究的、可以用于隐形的超材料的微观结构几乎一样。

就在现代科学家正努力开发各类“隐形罩”技术的时候,最新研究发现,一些古罗马建筑,包括著名的罗马斗兽场(Colosseum),可能早已经在使用这些阵列结构来帮助建筑物减小地震带来的损害了。

著名的罗马斗兽场。


隐形和减震有什么关系呢?

这要先从现代科技为实现隐形效果正在研究的超材料(metamaterials)说起。超材料是任何有着特殊的微观结构,能让光线传播方向作出不寻常改变的材料的总称。比如普通材料对于光线的折射率都是正的,2000年科学家合成了一种具有负折射率的超材料。

把这种材料包在需要隐形的物体外面,光线可能会“绕道而过”,于是对于观测者来说,看不到这个物体,却能看到物体背后的景象,就形成了“隐形”的效果。

同理,能够弯曲电磁场波的材料,就能实现在电磁场中的隐形。

现阶段,对光波的隐形只限于微波、红外线,或者对于某些特定波段的声波,要想实现在自然光波中的隐形,难点还太多。

最接近的尝试要属2017年的一份研究。法国一组物理学家通过特殊的层叠氮化镓(LCD灯中发蓝光的物质)结构,实现了延缓光线的通过。即便如此,由于超材料会吸收部分透过它们的光线,因此往往还会投下“泄密”的阴影。

古罗马建筑历久不衰。(图/达志影像/美联社)

如果把这种微观的结构放大到宏观中,可以实现帮助建筑物减震的效果。

《物理世界》(Physics World)网站解释说:“在建筑物周围的土地中布下洞眼阵列,当(波长在)特定范围的震波经过这些晶格结构时,晶格之间对震波的反射互相抵消,将显着降低对建筑物的冲击。”

美国地震学会在近期的会议上就提出了这种由超材料得到启发,将其用于建筑物减震的理论。

这份研究的作者之一、法国里昂一家公司的城市设计师Stephane Brule在法国中部小镇Autun渡假时,看到俯拍的高卢罗马剧院(Gallo-Roman theater)周围就具有类似的结构。

当Brule把高卢罗马剧院更细节的考古照片和他在实验室研究的隐形超材料对比的时候惊讶地发现,这座古代剧院的柱子与超材料的微观结构几乎完美地重合在一起。

他也发现,其它几个古罗马建筑的基础结构,包括开始提到的斗兽场,以及另一个同时期的全封闭的竞技场,都与超材料的微观结构有着很好的重合度。

这份研究近期发表在论文预印网arXiv上。

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