人們通常認(rèn)為，水波是水面的上下振動(dòng)，波的傳播方向與水面振動(dòng)方向垂直。然而，實(shí)際情況并非如此簡單?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，水波涉及復(fù)雜的流體力學(xué)效應(yīng)，能夠構(gòu)造豐富的拓?fù)涫噶繄鲇糜诹Ｗ拥牟倏亍?/p>

近日，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系資劍教授、石磊教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合河南大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、西班牙圣賽瓦斯蒂安國際理論物理中心等研究機(jī)構(gòu)在《自然》雜志發(fā)表關(guān)于利用水波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)操控粒子的研究成果。此次研究成果使水波成為探索拓?fù)湮锢淼娜缕脚_(tái)，不僅深化了人們對經(jīng)典重力波系統(tǒng)中的矢量特性理解，揭示了其中自旋軌道耦合和鎖定機(jī)制，也開辟了水波力操控物體運(yùn)動(dòng)的研究領(lǐng)域。

拓?fù)鋵W(xué)是物理學(xué)界普遍關(guān)注的研究方向。近年來，拓?fù)湫?yīng)逐步被引入電磁波、聲波以及液體表面波（水波）等經(jīng)典波動(dòng)體系，極大地拓展了這一領(lǐng)域的研究深度與廣度，成為基礎(chǔ)物理研究與應(yīng)用技術(shù)的全新交匯點(diǎn)。

傳統(tǒng)意義上，水波被簡化為一種橫波，波動(dòng)中的粒子僅進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，這些粒子除了進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，還有復(fù)雜的橢圓軌跡運(yùn)動(dòng)。如何控制這些波動(dòng)？如何形成特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并加以利用？這些問題一直是學(xué)界懸而未決的難題。該研究成果系統(tǒng)揭示了拓?fù)鋵W(xué)在水波體系中的豐富表現(xiàn)形式，為深入探討經(jīng)典波動(dòng)體系中的拓?fù)湫?yīng)提供了重要的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。利用液體表面波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對漂浮粒子的多維度運(yùn)動(dòng)控制，成為研究的一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。記者了解到，傳統(tǒng)的測量方法難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需精度，并且無法全面展示液體表面波的所有特性。為此，研究團(tuán)隊(duì)基于國際合作開發(fā)的算法，揭示了此前學(xué)界未注意到的復(fù)雜現(xiàn)象，為液體表面波的實(shí)驗(yàn)研究提供了新范式。

業(yè)內(nèi)專家評價(jià)，在水面上實(shí)現(xiàn)對粒子的自由操控，讓高深的物理概念在一個(gè)簡單系統(tǒng)里肉眼可見。這一突破性成果首次證明拓?fù)渌▓鲈诹Ｗ泳珳?zhǔn)操控中的應(yīng)用潛力，揭示了通過調(diào)控波場的拓?fù)涮匦裕梢詫?shí)現(xiàn)粒子更加穩(wěn)定且靈活的控制。

“在傳統(tǒng)的水波體系中研究新興的拓?fù)湮锢恚@種跨學(xué)科的研究方法對推動(dòng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究具有重要意義?！辟Y劍介紹，下一步，研究團(tuán)隊(duì)將持續(xù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，深入研究拓?fù)渌ńY(jié)構(gòu)中更豐富的物理特性，探索拓?fù)渌ㄔ诹Ｗ硬倏?、機(jī)器人控制、水面漂浮物治理以及水能利用等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，并為光學(xué)、聲學(xué)等學(xué)科中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)波研究提供更多理論支持和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。