物理学家实现了“不可能完成的任务”—远程创造和消除磁场

据悉，科学家们已经找到了一种从远处创造和消除磁场的方法。

这种方法包括让电流通过一种特殊的导线排列，以产生一个看起来像是来自另一个来源的磁场。实际上，这种“错觉”具有真正神奇的应用价值：想象一下，一种抗癌药物可以通过磁性纳米颗粒制成的胶囊直接输送到人体深处的肿瘤中。要想直接在肿瘤中放置磁铁是不可能的，但如果你能在体外产生一个磁场，使磁场正好集中在肿瘤上，你就可以在不进行侵入性操作的情况下给药、治疗。

磁场的强度会随着距磁体的距离而减小，于1842年被证明的恩绍定理（Earnshaw's theorem）说，不可能在空旷的空间中产生一个最大磁场强度的点。

领导这项研究的科学家告诉我们：“如果你无法在空旷的空间中获得最大的磁场，就意味着你无法远程创建磁场，而无需在目标位置放置实际的（磁场）源。”

让假设成真

然而，科学家们认为他们或许能够绕过这个问题。他们的灵感来自光学领域的工作，这种工作使用被称为“超材料”（设计成具有任何自然材料所没有的特性）的工程材料，以绕过由光的波长设置的分辨率限制。同样，他们认为，假想的磁性材料也可能会使磁场世界中不可能发生的事情成为可能。

研究人员设想了一种磁导率为负1的材料。一种材料的磁导率表示该材料暴露于磁场时增加或减少了多少磁场。在磁导率为负1的材料中，材料内部产生的磁性的方向与初始磁场的方向相反。

当然，一种依赖于不存在的材料来感应磁场的新方法不会特别有用。但是，即使这种具有负磁导率的假想材料并不存在，物理学家也可以从流经特定导线排列的电流中创造出一种临时的“材料”。这是因为电流感应磁性，反之亦然，这是麦克斯韦电磁学方程的结果。

科学家表示：“最终，我们没有使用任何材料，我们使用了一种可以被视为一种活性超材料的精确的电流排列方式。”

为了从远处创建磁场，科学家团队创建了一个空心圆柱体，它由大约20根导线围绕着一根长的内部导线组成。当电流通过这些导线时，就会产生一个磁场，看起来就像内部的长导线实际上是在设备外部一样。这就相当于一个双簧表演者发出模仿电磁波的声音，而场源实际上并不在设备外部，但场源本身与设备外部产生的场没有什么区别。

科学家表示：“我们制造了一种这种源在远处的错觉。”

生物医学应用

对于这种方法在实际应用中效果如何，仍然存在疑问。该系统的一个奇特之处在于，，在金属丝筒和远距离磁场之间有一个很强的磁场区域。科学家说，这个区域可能会干扰到研究中的某些应用，是否会产生问题，可能取决于你试图在这一领域做什么。

除了药物输送之外，可能的应用还包括抵消来自远处的磁场，这项技术可能在量子计算中有用，以减少来自可能干扰测量的外部磁场的“噪音”。另一个用途可能是改进经颅磁刺激，它使用磁铁刺激大脑中的神经元来治疗抑郁症。能够远距离控制磁场可以提高经颅磁刺激的针对性，这样医生就可以更好地专注于人脑的特定区域。

研究人员下一步希望能建立一种能在远处产生三维磁场的导线结构。

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