泥土窃窃私语的人
假设你是一名土木工程师,你正在寻找一个建桥的好地方。在你开始挖地之前能先问问地面是否稳定不是很好吗,就像泥土窃窃私语者一样?或者一座老桥在侵蚀了周围的地面数年后,离倒塌还有多远?
如果你能与断层线“对话”,以确定断层沿线哪些区域承受的压力更大,哪些地方更有可能发生地震,这难道不是一件非常漂亮的事情吗?
北卡罗莱纳州的物理学家凯伦·丹尼尔斯这么认为。她正在寻找方法,通过研究帮助科学家和工程师看到和听到在地面上起作用的力量粒状材料中的力链.
简单地定义,力链描述了材料中的单个颗粒承担重量和在整个材料中分布应力的方式。换句话说,假设你有一堆泥土。并不是堆里的每一颗颗粒都承受着相同的重量,所以当你压缩堆时,能量不是平均分配的。它通过特定的路径或力链传播。理解这种分布——一堆泥土是如何被压缩的——是理解它有多稳定的关键。
丹尼尔斯发明了一种在实验室里观察力链的简单方法,利用塑料制成的特殊“颗粒”,当压力施加在颗粒上时,颗粒会发光。这些颗粒被放置在一个盒子里,并用偏振光片覆盖,这样人眼就能看到透射的光。当被压缩时,力链像闪电一样穿过材料,告诉你力是如何分布的。这很酷,但不幸的是,你不能用真正的泥土。
这就是声波的来源。丹尼尔斯和研究生伊莱·欧文斯想看看声波是否会遵循同样的力链,因为声学探测器已经被用于探测地下物体。如果声波和力链相匹配,就可能产生一项新技术,帮助从土木工程师到该领域的地震学家的每一个人。
因此,丹尼尔斯和欧文斯在他们的颗粒盒中制造了一些“智能颗粒”,他们在颗粒盒中植入电子传感器来追踪声波的运动,然后他们通过向材料发射声波来与颗粒“交谈”。你瞧,声音沿着同样的路径发出。
这项研究仍处于早期阶段,但如果理论成立,我们也许有一天可以问地面,“你的力链往哪个方向走?”,并得到真正的答案。

