可編程物質: 人們會像我們現在播放音樂或電影一樣容易地變出物體

By Fouad Sabry

什麼是可編程的東西

可編程物質是能夠根據用戶輸入或自主感應以可編程方式改變其物理特性的物質。因此，可編程物質與固有地具有執行信息處理能力的材料的概念相關聯。

您將如何受益

(I) 關於以下主題的見解和驗證：

第 1 章：可編程物質

第 2 章：超材料

第 3 章：永磁體

第 4 章：自重構模塊化機器人

第 5 章：粘土電子學

第 6 章：元胞自動機

第 7 章：量子阱

第 8 章：合成生物學

（二）回答公眾關於可編程物質的熱門問題。

(III) 可編程物質在許多領域的實際應用示例。

(IV) 17個附錄，簡述各行業266項新興技術，360度全方位了解可編程物質技術。

本書的讀者對象

專業人士、本科生和研究生、愛好者、業餘愛好者以及想要超越基礎知識或信息來解決任何類型的可編程問題的人。

• Language: 中文
• Publisher: 十億個知識淵博 [Chinese (Traditional)]
• Release date: Jan 27, 2022

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2 - 脈衝爆震發動機

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26 - 晶元實驗室

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28 - 磁性納米顆粒

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30 - 微流體

31 - 超流動性

32 - 超材料

33 - 金屬泡沫

34 - 多功能結構

35 - 納米材料

36 - 可程式設計物質

37 - 量子點

38 - 矽烯

39 - 高溫合金

40 - 合成鑽石

41 - 時間晶體

42 - 半透明混凝土

43 - 腦機介面

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4 - 導電聚合物

5 - 低溫處理

6 - 動態裝甲

7 - 富勒烯

8 - 石墨烯

9 - 晶元實驗室

10 - 高溫超導

11 - 磁性納米顆粒

12 - 磁流變液

13 - 微流體

14 - 超流動性

15 - 超材料

16 - 金屬泡沫

17 - 多功能結構

18 - 納米材料

19 - 可程式設計物質

20 - 量子點

21 - 矽烯

22 - 高溫合金

23 - 人造金剛石

24 - 時間晶體

25 - 半透明混凝土

神經科學中的新興技術

1 - 腦機介面

機器人技術的新興技術

1 - 群體智慧

10億知識淵博

可程式設計物質

人們會像我們現在播放音樂或電影一樣輕鬆地召喚物體

福阿德·薩布里

版權

可程式設計事項 版權所有 © 2021 由 Fouad Sabry.保留所有權利。

保留所有權利。未經作者書面許可，不得以任何形式或任何電子或機械手段（包括資訊存儲和檢索系統）複製本書的任何部分。唯一的例外是審稿人，他們可能會在評論中引用簡短的摘錄。

封面由Fouad Sabry設計。

這本書是一部虛構的作品。名稱、人物、地點和事件要麼是作者想像的產物，要麼是虛構使用的。任何與真實人物的相似之處，無論是活著的還是死去的，事件或地點都是完全巧合。

獎金

你可以向 [e-mail] 發送一封電子郵件，主題為「可程式設計物質：人們會像我們現在播放音樂或電影一樣輕鬆地召喚物體」，你會收到一封電子郵件，其中包含本書的前幾章。

福阿德·薩布里

訪問1BK網站

www.1BKOfficial.org

前言

我為什麼要寫這本書？

寫這本書的故事始於1989年，當時我是高級中學的學生。

它非常類似於STEM（科學，技術，工程和數學）學校，現在在許多發達國家都可以使用。

STEM是一門課程，其基礎是以跨學科和應用的方法教育四個特定學科（科學，技術，工程和數學）的學生。該術語通常用於解決學校的教育政策或課程選擇。它對勞動力發展、國家安全關切和移民政策都有影響。

圖書館每周都有一堂課，每個學生都可以自由選擇任何書籍並閱讀1小時。該課程的目的是鼓勵學生閱讀教育課程以外的科目。

在圖書館里，當我看著書架上的書時，我注意到了巨大的書，總共5000頁，分為5個部分。書名是《技術百科全書》，它描述了我們周圍的一切，從絕對零到半導體，幾乎每一種技術，在那個時候，都是用彩色插圖和簡單的文字來解釋的。我開始閱讀百科全書，當然，我無法在每周1小時的課程中完成它。

所以，我說服父親買了這本百科全書。我父親在我生命之初為我購買了所有的技術工具，第一台計算機和第一本技術百科全書，兩者都對我自己和我的事業產生了很大的影響。

我在今年的同一個暑假里完成了整本百科全書，然後我開始看到宇宙是如何運作的，以及如何將這些知識應用於日常問題。

我對這項技術的熱情始於30年前，現在的旅程仍在繼續。

這本書是新興技術百科全書的一部分，我試圖給讀者帶來我在高中時的驚人體驗，但我對21世紀的新興技術，應用和行業解決方案更感興趣，而不是 20世紀的技術。

《新興技術百科全書》將由365本書組成，每本書將專注於一項新興技術。您可以在本書末尾的即將推出部分閱讀新興技術及其按行業分類的清單。

365本書，讓讀者有機會在一年內每天增加對一項新興技術的知識。

介紹

我是怎麼寫這本書的？

在每本《新興技術百科全書》中，我都試圖直接從人們的腦海中獲得即時的原始搜索見解，試圖回答他們關於新興技術的問題。

每天有30億次谷歌搜索，其中20%以前從未見過。它們就像是人們思想的直接線。

有時是「如何清除卡紙」。其他時候，這是他們唯一敢與谷歌分享的痛苦恐懼和秘密渴望。

為了發現關於「可程式設計物質」的未開發內容創意金礦，我使用許多工具來收聽來自Google等搜尋引擎的自動完成數據，然後快速製作出每個有用的短語和問題，人們圍繞關鍵字「可程式設計事項」 提問。

它是人們洞察的金礦，我可以用它來創造新鮮、超有用的內容、產品和服務。善良的人，像你一樣，真的想要。

人搜索是有史以來收集到的關於人類心理的最重要的數據集。因此，這本書是一個活生生的產品，並且不斷更新越來越多的關於可程式設計物質的新問題的答案，人們，就像你我一樣，想知道這個新興技術，並希望瞭解更多有關它的資訊。

寫這本書的方法是更深入地了解人們如何圍繞「可程式設計物質」進行搜索，揭示我不一定會想到的問題和疑問，並用超級簡單易懂的單詞回答這些問題，並以直接的方式瀏覽這本書。

因此，在寫這本書時，我確保它盡可能地優化和有針對性。本書的目的是幫助人們進一步理解和增長他們對「可程式設計物質」的知識。我試圖盡可能密切地回答人們的問題，並展示更多。

這是一種奇妙的，美麗的方式，可以探索人們提出的問題和問題並直接回答它們，併為本書的內容添加洞察力，驗證和創造力 - 甚至是推銷和建議。這本書揭示了豐富的，不那麼擁擠的，有時令人驚訝的研究需求領域，否則我將無法觸及。毫無疑問，在使用這種方法閱讀本書后，有望增加潛在讀者的思想知識。

我採用了一種獨特的方法，使本書的內容始終保持新鮮。這種方法取決於通過使用搜索傾聽工具來傾聽人們的思想。這種方法説明我：

準確地與讀者見面，這樣我就可以創建相關的內容，引起共鳴，並推動對主題的更多理解。

保持我的手指緊緊抓住脈搏，這樣當人們以新的方式談論這項新興技術時，我就可以獲得更新，並監控隨時間的變化趨勢。

發現隱藏的問題寶藏需要有關新興技術的答案，以發現意想不到的見解和隱藏的利基，從而提高內容的相關性並賦予其勝利優勢。

不要再把時間浪費在直覺上，不要猜測讀者想要的內容，用人們需要的東西填滿書的內容，告別基於猜測的無窮無盡的內容創意。

做出可靠的決策，減少風險，讓前排座位即時瞭解人們想要閱讀和想知道的內容，並使用搜索數據做出大膽的決定，包括哪些主題和要排除哪些主題。

簡化我的內容製作以識別內容創意，而無需手動篩選個人意見，從而節省數天甚至數周的時間。

通過回答他們的問題，幫助人們以直接的方式增加他們的知識，這真是太好了。

我認為這本書的寫作方法是獨一無二的，因為它整理並跟蹤讀者在搜尋引擎上提出的重要問題。

確認

寫一本書比我想像的更難，比我想像的更有收穫。如果沒有著名研究人員完成的工作，這一切都是不可能的，我要感謝他們為增加公眾對這項新興技術的瞭解所做的努力。

奉獻

對於開悟者，那些看待事物不同，並希望世界變得更好的人 - 他們不喜歡現狀或現有狀態。你可以過多地不同意他們，你可以與他們爭論得更多，但你不能忽視他們，你不能低估他們，因為他們總是會改變事情......他們推動人類前進，雖然有些人可能認為他們是瘋狂的人或業餘愛好者，但其他人認為天才和創新者，因為那些足夠開明的人認為他們可以改變世界，是那些這樣做的人，並帶領人們走向啟蒙。

碑文

可程式設計物質是能夠根據使用者輸入或自主感測以可程式設計方式改變其物理特性的物質。因此，可程式設計物質與材料的概念相關聯，該材料本質上具有執行信息處理的能力。

目錄

可程式設計物質

作者的其他書籍

作者系列

可程式設計物質

版權

獎金

前言

介紹

確認

奉獻

碑文

目錄

第 1 章 可程式設計事項

第2章 超材料

第3章 電致力磁鐵

第4章 自重新配置模組化機器人

第5章 粘土電子學

第6章 元胞自動機

第7章 量子阱

第8章 合成生物學

結語

關於作者

即將推出

附錄：各行業的新興技術

第 1 章 可程式設計事項

可程式設計物質被定義為能夠以可程式設計方式改變其物理特性（如形狀、密度、模量、電導率、光學特性等）以回應使用者輸入或自主檢測的物質。因此，可程式設計物質與具有內在執行信息處理能力的物質的概念相關聯。

歷史

Toffoli和Margolus在1991年創造了可程式設計物質這個短語，用來描述在太空中排列的細粒度計算機單元的集合。他們的研究提供了一種計算基板，由散佈在整個空間中的細粒度計算節點組成，這些節點僅通過最近鄰交互進行通信。在這種情況下，可程式設計物質是指可與元胞自動機和格子氣體自動機相媲美的計算模型。CAM-8 架構是此模型硬體實現的一個示例。在某些形式的自我複製機器技術中，此功能也稱為「數字參考區域」（DRA）。

在1990年代初，可重構的模組化機器人具有可與可程式設計物質相媲美的思維方式，需要大量的工作。

隨著半導體技術、納米技術和自我複製機器技術的進步，術語「可程式設計物質」不斷發展，以反映這樣一個事實，即有可能構建一個可以程式設計的元素集合 ，以改變它們在現實中的物理性質， 而不僅僅是在類比中。因此，術語「可程式設計物質」是指「任何可以被程式設計以改變其物理性質的散裝物質」。

Wil McCarthy和G. Snyder在1998年夏天的一次關於人造原子和可程式設計物質的對話中創造了量子井石（或簡稱井石）這個名字來描述這種推測但可能的可程式設計物質。麥卡錫在他的寫作中使用了這個短語。

Seth Goldstein和Todd Mowry於2002年創立了卡內基梅隆大學 粘土電子學 專案，以研究實現可程式設計物質所需的底層硬體和軟體技術。

DARPA資訊科學和技術小組（ISAT）在2004年調查了可程式設計物質的可能性。這在2005-2006年的實現可程式設計物質研究中有所作為，該研究概述了可程式設計物質研究和開發的多年方法。

DARPA研究徵集和隨後關於可程式設計事項的計劃於2007年發佈。

方法

File:Adaptnetic Structures.webm

可程式設計物質 ，「簡單」，因為可程式設計元件位於材料本身的外部。非牛頓流體被磁化，產生能夠承受衝擊和突然壓力的支撐柱。

根據一種思想流派，程式設計可能發生在材料之外，並通過「施加光，電壓，電或磁場等」來完成。（麥卡錫，2006）例如，液晶顯示器是一種可程式設計物質。第二種思想流派認為，融合的單個單位可以計算，其計算的結果是融合的物理屬性的變化。 Claytronics 是這種更雄心勃勃的可程式設計材料形式的一個例子。

關於可程式設計物質實現的提案已經很多。尺度是各種類型的可程式設計物質之間的基本區別。在光譜的一端，可重構的模組化機器人提出了一種可程式設計物質，其單個單元在釐米範圍內。在光譜的納米級末端，有太多可程式設計物質的可能鹼基，從形狀變化的分子到量子點。事實上，量子點通常被稱為人造原子。基於MEMS的單元，利用合成生物學製造的電池以及實用霧概念都是微米到亞毫米範圍內的實例。

機器人材料將複合材料的結構特性與感測器、執行器、計算和通信緊密集成所提供的功能相結合，是可程式設計物質的關鍵子組。

例子

對可程式設計物質有許多不同的解釋，因此使用這個術語的許多不同的探究路線。可程式設計物質的一些具體實例如下所示。

簡單

這些材料可以根據輸入改變其屬性，但無法自行進行複雜的計算。

複雜流體

一些複雜流體（如液晶）的物理性質可以通過添加電流或電壓來改變。

超材料

超材料是人造複合材料，可以被程式設計為以意想不到的方式做出反應。由David Smith（後來由John Pendry和David Schuri）製作的一個例子是一種材料，其折射率可以被修改，使其在材料內的不同位置具有不同的折射率。如果校准正確，這可能會導致隱形斗篷。

Bergamini等人給出了另一個可程式設計機械超材料的例子。通過利用將鋁短截線連接到鋁板的壓電元件的不同剛度來產生聲子晶體，在這裡添加了聲子帶隙內的通帶 ，就像Wu等人所做的那樣。 在合成電感器上，壓電元件被分流至地。壓電元件在壓電和電感器產生的LC電路的諧振頻率周圍顯示出接近零的剛度，從而從板上移除了短截線。這是一種可程式設計機械超材料。

Chen等人展示了一種帶有單元單元的機械超材料，可以在2021年單獨存儲相當於硬碟驅動器中位的二進位數位。類似地，麥克斯韋配置中的兩個電磁線圈與嵌入式 磁流變彈性體之間的相互作用用於訓練這些機械單元單元。材料的應力-應變響應根據其二元狀態而變化。

變形分子

能夠回應外部刺激而改變形式和其他性質的分子是研究的熱門話題。這些分子可以單獨或大量利用來製造新材料。例如，加州大學洛杉磯分校的J Fraser Stoddart小組一直在研究可能改變其電特性的分子。

電常磁體

電永磁體是將電磁鐵和雙材料永磁體結合在一起的磁體，利用電磁鐵產生的磁場來調節永磁體的磁化。永磁體由磁性硬質和軟質材料組成，只有軟質材料的磁化變化。當磁性軟質和硬質材料具有相反的磁化時，磁體沒有凈磁場;當它們對齊時，磁鐵表現出磁性行為。

它們能夠產生具有磁性的可控永磁體，這些磁效應可以在不需要恆定電能供應的情況下保持。由於這些原因， 電永 磁體是旨在開發能夠產生自建結構的程式化磁體的研究專案的關鍵組成部分。

基於機器人的方法

自我重新配置的模組化機器人

自我重新配置模組化機器人是機器人技術的一個分支，其中一組基本的機器人模組協作構建形狀並產生適合各種應用的行為，可與可程式設計物質相媲美。SRCMR打算通過引入大量新的可能性來顯著改進許多不同類型的項目或系統。例如：1.通過更改控制模組的軟體來更改系統的物理結構和行為的能力提供了極大的靈活性。2.通過更換損壞的模組進行自我修復的能力將使SRCMR解決方案具有極強的彈性。3. 透過在多個解決方案中重複使用相同的模組來減少對環境的影響。一個充滿活力和活躍的研究社區存在，用於自我重新配置模組化機器人。

粘土電子學

Claytronics 是工程的一個新分支，專注於可重構的納米級機器人（粘土電子原子或 catoms），可以組合起來構建更大規模的機器或過程。這些 卡托 將是亞毫米級的計算機，可以四處移動，與其他計算機通信，改變顏色，並以靜電方式附著在其他 卡托上 以形成不同的形狀。

元胞自動機

元胞自動機是一些離散單元相互作用的概念的良好抽象，以產生所需的整體行為。

量子阱

一個或多個電子可以保持在量子阱中。這些電子的行為就像假原子一樣，像真正的原子一樣，可以形成共價鍵，儘管是非常弱的鍵。其他功能由於尺寸較大而有很大差異。

合成生物學

核糖體是一種生物機器，通過利用納米級蛋白質動力學來合成蛋白質。

合成生物學是生物學的一個分支，它試圖創造具有「新生物學功能」的細胞。這些細胞通常用於構建更大的系統（例如，生物膜），這些系統可以通過利用合成基因網路（例如遺傳切換開關）來訓練以改變其顏色，形式等。自組裝細菌生物膜材料可用於針對特定功能（例如底物粘附性，納米顆粒範本化和蛋白質固定化）進行程式設計，已用於說明這種生物啟發的材料創建方法。

{第1章完結}

See also

Claytronics

Computronium

Nanotechnology

Smart material

Smartdust

Ubiquitous computing

Universal Turing machine

Utility fog

References

Toffoli, Tommaso; Margolus, Norman (1991). Programmable matter: concepts and realization. Physica D. 47 (1–2): 263–272. Bibcode:1991PhyD...47..263T. doi:10.1016/0167-2789(91)90296-L.

Rothman, D.H.; Zaleski, S. (2004) [1997]. Lattice Gas Cellular Automata. Cambridge University Press. ISBN 9780521607605.

CAM8: a Parallel, Uniform, Scalable Architecture for Cellular Automata Experimentation. Ai.mit.edu. Retrieved 2013-04-10.

http://www.geocities.com/charles_c_22191/temporarypreviewfile.html?1205202563050

DARPA research solicitation. Archived from the original on July 15, 2009.

DARPA Strategic Thrusts: Programmable Matter Archived December 12, 2010, at the Wayback Machine

Research

[1]

UCLA Chemistry and Biochemistry. Stoddart.chem.ucla.edu. Archived from the original on 2004-10-12. Retrieved 2013-04-10.

M. A. McEvoy and N. Correll. Materials that couple sensing, actuation, computation, and communication. Science 347(6228), 2015.

Bergamini, Andrea; Delpero, Tommaso; De Simoni, Luca; Di Lillo, Luigi; Ruzzene, Massimo; Ermanni, Paolo (2014). Phononic Crystal with Adaptive Connectivity. Advanced Materials. 2 (9). pp. 1343–1347. doi:10.1002/adma.201305280. ISSN 0935-9648.

Wu, Tsung-Tsong; Huang, Zi-Gui; Tsai, Tzu-Chin; Wu, Tzung-Chen (2008). Evidence of complete band gap and resonances in a plate with periodic stubbed surface. Applied Physics Letters. 93 (11). p. 111902. doi:10.1063/1.2970992. ISSN 0003-6951.

Chen, Tian; Pauly, Mark; Reis M., Pedro (2021). A reprogrammable mechanical metamaterial with stable memory. Nature. 589 (7842). pp. 386–390. doi:10.1038/s41586-020-03123-5. ISSN 1476-4687.

Deyle, Travis (2010). Electropermanent Magnets: Programmable Magnets with Zero Static Power Consumption Enable Smallest Modular Robots Yet. HiZook. Retrieved 2012-04-06.

Hardesty, Larry (2012). Self-sculpting sand. MIT. Retrieved 2012-04-06.

(Yim et al. 2007, pp. 43–52) An overview of recent work and challenges

Nguyen, Peter (Sep 17, 2014). Programmable biofilm-based materials from engineered curli nanofibres. Nature Communications. 5: 4945. Bibcode:2014NatCo...5.4945N. doi:10.1038/ncomms5945. PMID 25229329.

Further reading

Goldstein, Seth Copen; Campbell, Jason; Mowry, Todd C. (June 2005). Programmable Matter. IEEE Computer. 38 (6): 99–101. doi:10.1109/MC.2005.198.

McCarthy, Wil (2006). Programmable Matter FAQ. Nature. 407 (6804): 569. doi:10.1038/35036656. PMID 11034188. S2CID 5242445.

McCarthy, Wil (2003). Hacking Matter: Levitating Chairs, Quantum Mirages, and the Infinite Weirdness of Programmable Atoms. New York: Basic Books. ISBN 978-0-465-04428-3.

Yim, Mark; Shen, Wei-Min; Salemi, Behnam; Rus, Daniela; Moll, Mark; Lipson, Hod; Klavins, Eric; Chirikjian, Gregory (March 2007). Modular Self-Reconfigurable Robot Systems. IEEE Robotics & Automation Magazine. 14 (1): 43. doi:10.1109/MRA.2007.339623. S2CID 11100988.

External links

DARPA (US Military) Programmable Matter Thrust. 26 May 2009.

第2章 超材料

負折射率超材料陣列配置，由銅分環諧振器和安裝在玻璃纖維電路板聯鎖片上的電線構成。總陣列由3×20×20個單元單元組成，總尺寸為10毫米×100毫米×100毫米（0.39英寸×3.94英寸×3.94英寸）。

超材料（來自希臘語μετά meta，意思是超越，拉丁語material，意思是物質或材料）是任何被設計成具有天然材料中不存在的特性的材料。它們由多種元素組成的元件製成，這些元素由金屬和塑膠等複合材料製成。這些材料通常以重複的模式排列，其尺度小於它們所影響的現象的波長。超材料不是從基材的特性中獲得它們的特性，而是從它們新設計的結構中獲得的特性。它們精確的形狀、幾何形狀、大小、方向和排列使它們具有能夠操縱電磁波的智慧特性：通過阻擋、吸收、增強或彎曲波，實現超越傳統材料所能實現的益處。

適當構建的超材料可以以塊狀材料無法影響的方式影響電磁輻射或聲波。負折射率超材料是這些材料的名稱。

超材料具有廣泛的潛在應用，包括光學濾光片、醫療設備、遠端航空航太應用、感測器檢測和基礎設施監測、智慧太陽能管理、人群控制、 天線罩、高頻戰場通信、高增益天線透鏡，以及遮罩結構免受地震影響。

電氣工程，電磁學，經典光學，固體物理學，微波和天線工程，光電子學，材料科學，納米科學和半導體工程都涉及超材料研究。

內容

1 歷史

2 電磁超材料

2.1 負折射率

2.2 單負片

2.3 雙曲

2.4 帶隙

2.5 雙正極介質

2.6 雙各向同性和雙各向異性

2.7 手性

2.8 基於前端安全軟體

3 其他類型

3.1 彈性

3.2 聲學

3.3 結構

3.4 非線性

3.5 霍爾超材料

4 頻段

4.1 太赫茲

4.2 光子學

4.3 可調諧

4.4 等離子體

5 套用

5.1 天線

5.2 吸收劑

5.3 超級透鏡

5.4 隱身裝置

5.5 RCS（雷達橫截面）減少超材料

5.6 抗震保護

5.7 聲音過濾

6 理論模型

7 機構網路

7.1 穆裡

7.2 變形

8 參見

9 參考資料

10 外部連結

歷史

在十九世紀末，開始用人造材料操縱電磁波的實驗。Jagadish Chandra Bose於1898年發現了具有手性特徵的化合物，他研究了一些最早的結構，這些結構可能被稱為超材料。在二十世紀初，卡爾·費迪南德·林德曼（Karl Ferdinand Lindman）研究了作為人造手性介質的金屬螺旋的波相互作用。

AT&T貝爾實驗室的溫斯頓·E·科克（Winston E. Kock）在1940年代後期創造了具有與超材料相當特性的材料。在20世紀50年代和60年代，人們研究了輕型微波天線的人造電介質。微波雷達吸收器在20世紀80年代和90年代被研究為人造手性介質的應用。

負折射率材料由Victor Veselago於1967年首次在理論上描述。

2000年，約翰·彭德里（John Pendry）是第一個確定製造左手超材料的實用方法的人，這種材料不遵循右手規則。這種材料允許電磁波相對於其相位速度傳輸能量（具有群速度）。Pendry的想法是，沿波方向排列的金屬線可以提供負介電常數（介電函數ε <0）。天然材料（如鐵電體）顯示負介電常數;挑戰在於實現負滲透率（μ <0）。1999年，Pendry證明瞭一個分裂環（C形），其軸沿波傳播方向放置可以做到這一點。在同一篇論文中，他表明，一系列週期性的導線和環可以產生負折射率。Pendry還提出了一種相關的負滲透率設計，即瑞士卷。

David R. Smith等人在2000年通過定期水準堆疊分環諧振器和細線結構報告了功能電磁超材料的實驗演示。2002年，提出了一種採用微帶技術中人工集總元素負載傳輸線的負折射率超材料製備方法。2003年，引入了複合物（包括實數和虛部成分）負折射率。

電磁超材料

電磁超材料影響的電磁波小於影響其結構特性或與其結構特性相互作用的波長。均質材料的特徵必須明顯小於波長 ，才能