研究：古羅馬建築用「隱形」原理減震

法國一份新研究發現，羅馬劇院的基礎結構竟然和現代科技研究的、可以用於隱形的超材料的微觀結構幾乎一樣。

就在現代科學家正努力開發各類「隱形罩」技術的時候，最新研究發現，一些古羅馬建築，包括著名的羅馬鬥獸場（Colosseum），可能早已經在使用這些陣列結構來幫助建築物減小地震帶來的損害了。

隱形和減震有什麼關係呢？

這要先從現代科技為實現隱形效果正在研究的超材料（metamaterials）說起。超材料是指任何有著特殊的微觀結構、能讓光線傳播方向作出不尋常改變的材料的總稱。比如普通材料對於光線的折射率都是正的，2000年科學家卻合成了一種具有負折射率的超材料。

把這種材料包在需要隱形的物體外面，光線可能會「繞道而過」，於是對於觀測者來說，看不到這個物體，卻能看到物體背後的景象，就形成了「隱形」的效果。

同理，能夠彎曲電磁場波的材料，就能實現在電磁場中的隱形。

現階段，對光波的隱形只限於微波、紅外線，或者對於某些特定波段的聲波，要想實現在自然光波中的隱形，還有很多困難。

最接近的嘗試要屬2017年的一份研究。法國一組物理學家通過特殊的層疊氮化鎵（LCD燈中發藍光的物質）結構，實現了延緩光線的通過。即便如此，由於超材料會吸收部分透過它們的光線，因此往往還會投下「洩密」的陰影。

如果把這種微觀的結構放大到宏觀中，可以實現幫助建築物減震的效果。

《物理世界》（Physics World）網站解釋說：「在建築物周圍的土地中布下洞眼陣列，當（波長在）特定範圍的震波經過這些晶格結構時，晶格之間對震波的反射互相抵消，將顯著降低對建築物的衝擊。」

美國地震學會在近期的會議上就提出了這種由超材料得到啟發，將其用於建築物減震的理論。

這份研究的作者之一、法國里昂一家公司的城市設計師Stephane Brule在法國中部小鎮Autun度假時，看到俯拍的高盧羅馬劇院（Gallo-Roman theater）周圍就具有類似的結構。

當Brule把高盧羅馬劇院更細節的考古照片，和他在實驗室研究的隱形超材料對比的時候驚訝地發現，這座古代劇院的柱子與超材料的微觀結構幾乎完美地重合在一起。

他也發現，其他幾個古羅馬建築的基礎結構，包括開始提到的鬥獸場，以及另一個同時期的全封閉的競技場，都與超材料的微觀結構有著很好的重合度。

這份研究近期發表在論文預印網arXiv上。◇