汉字里的物理“抗压”基因科学家杂志

受伊斯兰瓷砖的几何对称性与折纸的机械多功能性启发，文化图案展现出极为丰富的结构形式。受这些文化几何的启发，英国爱丁堡大学的研究人员构建并测试了一类由汉字构成的超材料——其性能主要取决于结构构型而非仅由材料成分决定。相关成果发表于《应用物理学杂志》（The Journal of Applied Physics）。

研究人员用于创建超材料的汉字（上图）；每个汉字的晶胞设计（中图）；每个汉字对应的超材料（下图）。图片来源：Chloe Doey Leung 和 Parvez Alam

作者Parvez Alam表示：“某些汉字具有鲜明而独特的几何特征，这些形状‘直观上’就可能表现出独特的力学性质与响应行为。”

汉字中存在的曲线、横梁式笔画以及层级递进结构，并且能够嵌入离散的方形单元格，这些特征使其非常适合作为功能性结构单元（unit cell）用于超材料设计。

Alam进一步指出：“这些都是我们在超材料中常见的‘结构—架构’特征，因此我们自然会提出一个问题：这些古老文字是否也可以作为一种非常规的超材料构型，从而呈现出特定的性能与行为？”

研究人员选取了四个结构相近、逐级演化的简单汉字来验证其材料构型的有效性。第一个是“人”，其形状类似一个收敛的倒‘V’结构；“大”是在“人”的基础上增加一条水平笔画；“天”则在“大”的上方再增加一条水平笔画；最后，“夫”与“天”类似，但其最上方横画略短且与顶部存在偏移。

在施加重载压缩条件下，研究发现了一些可推广至超材料设计的一般规律：细长且发散的构件（如“人”字的笔画）优先发生变形，表明曲率与构件细长比对材料刚度与柔顺性具有显著影响。

含有水平笔画的结构能够将载荷在相邻单元之间分配，体现出“横梁”在增强结构稳定性、延缓失效方面的有效作用。

基于符号的设计为工程学、材料科学与人文历史之间搭建了桥梁。在数以千计的常用汉字中，本研究仅选取了结构简单且具有演化关联的四个字符。

Alam将其称为“浩瀚字符体系中的一滴水”，并强调，孟加拉文字、阿拉伯文字以及书法艺术等同样可为超材料设计提供潜在灵感。

他表示：“符号不仅在工程设计中具有实用价值，也应激发一种不同类型的学习兴趣。我希望这能促进更多跨学科的交流。STEM很有趣，但其他领域同样精彩。”

题目：Mechanical metamaterials built from Chinese characters

期刊：《应用物理学杂志》（The Journal of Applied Physics，2026）

DOI：10.1063/5.0304459

科学家杂志AI绘图 文心一言

当我们每天敲击键盘或提笔书写时，很少会意识到，这些再熟悉不过的方块字，本身或许就是一种跨越千年的“结构设计”。老祖宗留下的，不只是语言符号，更可能是一套尚未被完全解读的几何与力学表达。

这项研究的意义，恰恰在于将这种潜在的联系具象化：它不仅是一次物理学实验，更在工程学、材料科学与人文历史之间架起了一座桥梁。在这里，科学不再局限于公式与模型，文化也不止步于审美与传承，二者在结构与形态的维度上，完成了一场真正的跨界对话。

下次再遇到这些方块字时，不妨重新端详一下——那一笔一画里，不仅流淌着中华五千年的文化底蕴，或许还暗藏着启发未来科技的结构密码。