大多数自然出现的物体的原子结构都具有无序性，对声音和电磁波的传播起到干扰作用。当波与这类物质接触时，物体使得波向四周反弹、且波的能量会按照非常复杂的干涉图发生消散，强度被削弱。这意味着，波几乎不可能在散射介质中完整地传输数据或能量，波技术的潜力就无法充分发挥。
显著的例子如，智能手机的定位功能在建筑物内效果不那么好，因为射频波会向各个方向散射。在医学成像和地质勘探领域，让波在高度无序的介质中传播非常重要。通过与维也纳工业大学和希腊克里特大学合作，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）工程学院两个实验室的研究小组，开发出一种能让声波在不失真的情况下穿越散射介质的系统。它使用微型扬声器作为声学继电器来抵消波散射，在真实的声学系统上进行测试已取得成功。研究成果7月2日发表在《自然物理学》杂志上。
▲三位研究者Herve Lissek，Romain Fleury、Etienne Rivet（左起）在研究模型——一条3.5米长管道旁合影。
在研究中，科学家通过可控制的微型扬声器来放大、减弱或改变声波的相位，以抵消波碰到障碍物时所发生的扩散，达到在无序介质的另一侧精确再现原始声音的目的。“我们意识到，我们采用的声学继电器必须能够改变关键位置的波的振幅和相位，要么放大，要么减弱它们。”研究的共同作者之一、EPFL的波动工程实验室(LWE)负责人罗曼?弗莱里说。
为测试这个系统，研究小组建造了一个充满空气的管子，在里面放置了各种障碍物，如墙壁、多孔材料和弯管，以便制造一种声波完全无法通过的高度无序的介质。他们把微型扬声器置于这些障碍物之间，并设置电子控制器来调整扬声器的声学属性。
“以前，我们只需要衰减声波，现在则要开发一种新的控制系统来放大声波，类似用激光放大光波一样。”合著者艾特涅.李维特补充说。他们找到了独一无二的声学新方法——使用可编程的电路同时对几个扬声器进行实时控制。这种主动声学控制方法与头戴式消噪音耳机的相似，可能用于包含公共环境频率的声音。它还可以用来消除从潜艇等物体上反射的声波，使声纳不能探测到。
编译：馥莉 审稿：阿淼
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