问题——传统声学中，声波在空气等流体介质中主要以纵波形式传播，即介质质点的振动方向与波的传播方向基本一致。由于流体难以维持剪切力，在空气中产生并稳定传播横波一直被视为难题。这限制了声学信息的承载维度，难以像光学那样灵活地进行多维调控与编码。 原因——研究人员指出，声波形态的决定因素在于介质能否提供剪切响应。连续流体的剪切模量近乎为零，横向振动无法有效传递。香港城市大学团队另辟蹊径：不改变空气本身，而是改变其参与振动的方式。通过将空气限制在远小于声波波长的微结构单元内，使多个局域振动单元协同运动，在宏观上等效产生剪切响应，让空气显示出类似弹性固体的动力学特征。研究团队设计的"微极超材料"由相互连接的谐振器阵列构成，外部结构提供边界与耦合条件，内部空气在单元内形成可控的局域振动。多个单元耦合后，横向声学模式随之出现。合作团队的实验观测验证了此可行性。 影响——在横波声波实现的基础上，研究将声学调控从"标量"拓展到"矢量"。研究人员在该超材料中观测到声波携带的自旋角动量与轨道角动量效应，表明声场可以像光场一样具备更丰富的内部自由度。在动量空间层面，自旋轨道相互作用引发了横波声波的负折射现象，即声束穿越界面后反向偏折；在实空间层面，这种相互作用则形成声漩涡，使声能量呈旋涡式分布与传输。业内人士认为，这些现象不仅深化了对声波传播机理的认识，也为在同一传播通道上承载更多信息奠定了物理基础。 对策——从实验室走向应用仍需多个环节的突破。首先要提升材料设计的可制造性与一致性，降低结构损耗对传播距离和带宽的影响；其次要建立标准化的激励、调制与探测方案，使自旋与轨道角动量能够稳定编码、解码并适应复杂环境；再次应加强与通信工程、传感器件、声学成像等领域的交叉合作，推动从现象发现向系统应用的转化。同时可在城市水下通信、狭小空间探测、工业无损检测等场景中先行开展验证示范，为后续工程化积累经验。 前景——多位研究者指出，横波声波及其自旋轨道相互作用有望突破传统声学通信容量与抗干扰能力的局限，为声学多路复用和高密度编码提供新工具；对介质扰动更敏感的矢量声场也可能提升声学传感的灵敏度与分辨率；负折射与声漩涡等现象或将催生新型声学透镜、超分辨成像与定向能量操控方案。随着微结构声学、材料科学与器件工程的深入融合，声音有望从单一传播信号升级为可精细编排的信息载体。
科学的重大突破往往源于对既有认识的质疑。香港科研团队通过改变空气的物理约束条件，使其表现出不同于宏观流体的特性，推翻了声波只能纵向传播的传统认识。这个突破深化了我们对波动现象的理解，更为信息通信、传感测量等战略性产业提供了新的物理基础。当声波的每一次振动都能承载更丰富的信息维度，当空气这种最普遍的介质被赋予新的技术潜能，这场无声的物理革命将改变人类与声音互动的方式。这个过程才刚刚开始。