超聲波的超級用途

智七柱

人耳聽得見的聲音，都是振動頻率在20～20000赫茲之間的聲波。超聲波是一種獨特的聲波，頻率超過20000赫茲，人耳聽不到，但是它真的存在，并且大有用處。

20世紀30年代，超聲波開始應用于醫療領域，成為一種不可或缺的醫療工具。比如產前檢查，用超聲波可以“看到”胎兒的狀況。現在它幾乎在各個生產生活領域都得到了應用。超聲波的高頻振動，可以殺死細菌，焊接塑料，甚至能在短短幾天內“催熟”原本需要好幾年的白蘭地酒。未來，超聲波的用途將更加廣泛，也會給生產生活帶來更大改變。

真正的免提電話

科幻電影里，經常出現一些鏡頭。人們把手在空中指指點點，就能操作電腦，還能把虛擬屏幕拉到眼前，或推到身后。如今這種技術已經初步實現了，比如微軟的Kinect，這是一款游戲設備，它能檢測游戲玩家手的位置與動作，并隨之啟動相應的操作，就是說玩家不需接觸、觸摸任何其他設備，直接用手“隔空”操作機器。但它還不太完美，若手放不到正確位置，就無法準確地下達指令，因此目前還無法大范圍普及。

然而借助超聲波，這種技術有望得到突破。有研究人員把一組超聲波發射器所發出的超聲波聚焦在小范圍內，就能在空氣里創建隱形按鈕。肉眼雖看不見，但它能被皮膚感覺到，因為這會在皮膚上產生輕微的壓力感。隱形按鈕與物理按鈕一樣有效，并且人們不需將手放到“正確位置”，也不需按指定手勢操作，只要循著壓力感操縱它即可。

應用這項技術，很多電子設備就會變成完全防水的，非觸摸式的，而且設備還能隨時監控周圍環境變化。屆時智能手機將更智能，甚至不需要觸摸，它就能識別你的意圖，直接解鎖、打電話。虛擬現實技術也將更加逼真，不僅能看到、感受到三維立體環境，還可以隔空操控它。這將為電子游戲和娛樂業帶來新的發展空間。

另外，還可以把超聲波與無線充電技術結合，將超聲波能量轉化為電能，這樣家里、學校里、公司里只要有超聲波發射器，手機就將永遠有電。

超聲波全息圖像

在醫療領域，超聲波常常用來透視人體，并形成二維圖像。如今這項技術正在得到進一步改善，二維圖像將變成三維全息圖像。

實現這種技術需要一種特定介質，通過超聲波移動介質中的微觀粒子，就能形成全息圖像。例如，在水里投放一些塑料顆粒，事先設計的超聲波會投射到水里，且會移動塑料顆粒，使其排列到特定方位，形成三維全息圖像。

除了形成超聲波全息圖像，改進醫學成像技術外，超聲波還可以用在治療方面，比如精確投放藥物。

“復明”眼鏡

超聲波另一個巨大用途，就是能讓盲人“復明”。這借鑒了蝙蝠回聲定位的原理。蝙蝠飛行時，不是靠視覺探路來捕捉獵物，相反它靠的是耳朵。蝙蝠發出超聲波，遇到周遭物體、獵物時就會反射回來，蝙蝠根據反射回來的超聲波，就能對周遭情況判斷得一清二楚。反射回來的超聲波包含了周遭物體的位置、形狀、大小等信息。

美國科學家據此發明了超聲波頭盔，它可以像蝙蝠那樣發出一種超聲波，并能捕捉反射回來的超聲波，再轉換成人耳聽得見的聲音。只要經過學習，人類大腦就可以學會識別這種聲音，把它轉換成一種思維圖像，包含周遭環境詳細信息，從而使盲人“恢復”視覺。

在不久的將來，這項技術必會越來越具有實用性和便攜性，或許有一天它會被裝配到特制的眼鏡里，使盲人戴上眼鏡就能“看見”世界。

牽引光束

能量強大的超聲波，照射物體能使之離地懸浮。實驗證明，只要有足夠的能量，靠超聲波托舉物體騰空并向不同方向移動，是完全可能的。這與許多科幻電影里出現的牽引光束非常類似。

英國科學家已經證明，把一組超聲波發射器以一定順序排列，使它們發出的超聲波聚焦，就可以產生足夠強的力，舉起珠子大小的物體，使之離地懸空。如果要舉起更大的物體，比如一箱貨或一個人，只需要加大能量，使超聲波足夠強大就可以。

目前還不清楚超聲波能量對人體是否會有傷害，以及傷害有多大。但是，這項技術的用途仍然很廣，比如在醫療領域，或許會帶來許多革命性改進，可以用來移動藥物，使其直達目標細胞。

高效鉆頭

超聲波還可以用在地質勘探上。高功率的超聲波振動具有強大能量，可以有效地壓縮、擠壓物質。在地質勘探上，它可以當“鉆頭”用，就像真實鉆頭一樣，在地下擠壓出一條通道。目前在勘探石油和天然氣礦藏方面，這項技術正被應用和研究。

超聲波回聲定位技術，可以設計到無人機的傳感器里面，使無人機能有效避開障礙物，從而可以飛往一些危險區域和人類難以企及的地方，完成人類無法完成的任務。

更重要的，超聲波的勘探和定位技術并不局限于地球。未來人類登陸火星，開采資源就需要新的方式，因為火星上重力很小（約為地球的0.38倍），常規鉆頭無法產生足夠的下鉆力量。這時，用超聲波鉆探、收集樣品，就正得其時。endprint