科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處制造和取消磁場的方法 將不可能變可能

北京時間 11 月 27 日消息，據(jù)國外媒體報道，科學(xué)家們已經(jīng)找到一種從遠(yuǎn)處制造和取消磁場的方法：讓電流通過一個特殊的電線裝置，可以產(chǎn)生一個磁場源像是來自其他地方的磁場。

這種錯覺有它的實際應(yīng)用：磁性納米粒子制成的膠囊包裹著抗癌藥物，直接將藥物送達(dá)人體內(nèi)深處的腫瘤部位。在腫瘤部位放置一塊磁鐵來引導(dǎo)納米顆粒的前進(jìn)路線，這幾乎是不可能的。但是我們?nèi)绻梢栽谌梭w外，以腫瘤為中心創(chuàng)造一個磁場，那么我們就可以跳過侵入性過程直接給藥。

磁場的強(qiáng)度隨著與磁體的距離增加而減弱。以及，1842 年證明的恩紹定理認(rèn)為，在空無一物的空間里不可能產(chǎn)生最大磁場強(qiáng)度。

“如果你不能在空無一物的空間里產(chǎn)生最大磁場，那么這也意味著除非目標(biāo)位置有實際的磁場源，否則你就無法遠(yuǎn)程創(chuàng)造磁場，”負(fù)責(zé)這項新研究的羅莎 · 馬赫 - 巴特勒說。巴特勒目前是意大利生物分子納米技術(shù)中心的一名物理學(xué)家。

但是，馬特 - 巴特勒和她的同事們認(rèn)為，他們或許可以解決這個問題。在一項光學(xué)研究中，研究人員使用一種被稱為 “超材料”（具備天然材料所不具備的性質(zhì)）的工程材料，來突破光波帶來的分辨率限制。受這項光學(xué)研究的啟發(fā)，馬特 - 巴特勒和同事們猜想，假設(shè)的磁性材料或許也可以讓磁場中的不可能變?yōu)榭赡堋?/p>

他們預(yù)想了一種磁導(dǎo)率為負(fù) 1 的材料。材料的磁導(dǎo)率表示該材料在磁場中增加或減弱磁場的能力。當(dāng)材料的磁導(dǎo)率為負(fù) 1 時，材料內(nèi)感應(yīng)的磁化方向?qū)⑴c初始磁場的方向恰好相反。

當(dāng)然，依靠一種并不存在的材料來感應(yīng)磁場，這種新方法并不是特別有用。但是即便不存在這種磁導(dǎo)率為負(fù)的假想材料，物理學(xué)家依然可以創(chuàng)造出一種臨時 “材料”：使電流通過一組精心設(shè)計的電線。因為電流可以產(chǎn)生磁場，反之亦然，這是麥克斯韋電磁方程組的結(jié)果。

“最終，我們沒有使用任何材料，而是使用一組精心設(shè)計的電流，可以將其視為活性超材料，”馬赫 - 巴特勒說。

為了實現(xiàn)遠(yuǎn)程制造磁場，馬赫 - 巴特勒和她的團(tuán)隊設(shè)計了一個中空的圓柱體，圓柱由 20 根電線圍繞一根長長的內(nèi)部電線構(gòu)成。電流通過這些電線時，會產(chǎn)生一個磁場，看起來仿佛那根長長的內(nèi)部電線位于設(shè)備之外似的。事實上，磁場源并非在設(shè)備外部，但磁場本身和外部磁場源產(chǎn)生的磁場真假難分。

“我們制造了這種假象，讓磁場源看起來像是在遠(yuǎn)處，”馬赫 - 巴特勒說。

但是這個方法在現(xiàn)實世界中的應(yīng)用價值仍不明朗。這個系統(tǒng)的一個怪異之處是，筒狀電線和遠(yuǎn)處磁場之間存在一片磁場非常強(qiáng)的區(qū)域。馬赫 - 巴特勒說，這個區(qū)域會干擾研究中的部分應(yīng)用，但這是否成問題可能取決于研究人員對磁場的應(yīng)用。

除了給藥之外，這個新方法的可能應(yīng)用還包括遠(yuǎn)程取消磁場。在量子計算領(lǐng)域，這個技術(shù)有助于消除外部磁場產(chǎn)生的 “噪音”，這些噪音會干擾實驗測量。另一個應(yīng)用或許是改善經(jīng)顱磁刺激。經(jīng)顱磁刺激使用磁體刺激大腦中的神經(jīng)元來治療抑郁癥。遠(yuǎn)程控制磁場可以改善經(jīng)顱磁刺激的精確性，因此醫(yī)生可以更準(zhǔn)確地觀察人腦的特定區(qū)域。

研究人員接下來希望設(shè)計一種電線裝置，以便遠(yuǎn)程產(chǎn)生 3D 磁場。

責(zé)任編輯：PSY