luda 作者：Max
回顾：李一飞
现代人的三大迷惑行为：搜索引擎诊疗、电商网购、社交平台养生。
01
事情是这样的。有一天，物理军为了方便，用搜索引擎搜索了太赫兹领域的相关新闻。
再打开购物网站的时候，便收到了奇怪的推荐——这科技感实足的造型，骚气的颜色，拉风的名字，配上使用演示实景图，实在是闪瞎了在下的钛合金狗眼。确定这不是某种新型手持作战武器？
产品详情页还给出了科学原理的解释：
“……直接被物质内部的无机物质、有机物、细胞的遗传基因分子及原子吸收，增强格子振动能量（激活或被称为使其活性化）。”简而言之，太赫兹波照一照，变身蜘蛛侠不是梦。
不得不说该产品推荐勾起了物理君强烈的好奇心，于是在网购平台搜索栏中输入了“太赫兹”三个字。于是又发现了更多“高科技”保健产品。
有针对年轻市场的，“纤体养生，活化机能”的“生命光线”“正能量”手链
爱美之心人皆有之，“对抗时光，重塑立体轮廓”，“每秒释放1兆次太赫兹波”的多晶硅美容仪自然少不了。
如此高科技的应用怎么会放过老人市场，于是“泰赫兹纳米能量防滑老人鞋”应运而生。
这三款“高科技”产品有的来自【xx好货】，有的来自【xx超市】，还有的来自某某服饰旗舰店。除了上述三款以外，还有无数令人眼花缭乱的太赫兹相关产品，在这里就不给大家免费推广带货了……
当然，物理君对于这些“高科技”产品，都已毫不留情的点击了“举报”，避免爸爸妈妈哥哥姐姐叔叔阿姨爷爷奶奶踩雷。如果太赫兹有社交账号，估计也要发文吐槽喊冤一下：你们都要玩我，好歹把名字叫对了行吗？那些“泰赫兹”、“钛赫兹”都是什么鬼？
02
那么，被各种保健产品蹭热度疯狂应用的“太赫兹”到底是个什么东西？
太赫兹（Terahertz，THz）是频率单位之一，表示电磁波的振荡频率，这里的“T”与硬盘中的“TB”一样，是数量单位，1THz= 1012Hz，因此太赫兹一般指频率在0.1~10 THz(波长为30μm—3mm)范围内的电磁波，在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外光相重合，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区，称为电磁波谱的“太赫兹空隙(THz gap)”。
太赫兹波的波段能够覆盖半导体、等离子体，有机体和生物大分子等物质的特征谱，因此利用太赫兹（波）作为诊断媒介，可以诊断许多物理、化学反应过程，从而在材料科学、生物医学等领域具发挥重要作用。
如今的太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，可广泛应用于雷达、遥感、国土安全与反恐、高保密的数据通讯与传输、大气与环境监测、实时生物信息提取以及医学诊断等领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇，可能引发科学技术的革命性发展。目前在以下四个领域中，太赫兹技术有很好的应用前景。
1、安检成像
在火车站、机场等公共场所进行的传统安检通常要进行两步：先通过金属安检门（大多基于X射线），随后全身被工作人员用手持式金属探测器扫了个遍。而传统人体安检方式存在诸多漏洞：金属安检门无法定位随身藏匿违禁品，需人工复查，人工安检工作量大，效率低，还存在漏检隐患和涉及隐私等问题；此外，一些爆炸物、液体、陶瓷等非金属危险及违禁品，传统金属安检门“形同虚设”，同时传统方式对于数据收集、存储以及管理都较为薄弱。
太赫兹波的穿透能力很强，覆盖面更广，其对于生活中常见的塑料制品，纺织品，木制品都是透明的，而对于金属和特定的化学物质则表现出不同强度的反射特性，可探测藏匿在人员衣物下的武器、爆炸物，以及金属和非金属等物品，特别是对陶瓷刀具等其他仪器很难查到的物品有很高的探测效率，可探测卡片大小的物品。同时，由于太赫兹光子能量很低，频率为1THz的太赫兹单光子能量仅为4.13 meV，因此，其不会在人体产生有害的光致电离，相比X光更加安全。因此基于太赫兹的无损成像技术在安全监测领域具有广泛应用，目前北京各大高铁站、机场均已配备了相关的设备。
某机场THz安检仪
2、通信
随着移动通信技术的快速发展，人们对数据的传输速率要求也越来越高。从通信1G（2.4Kbps）到现在的5G，我们可以看到数据的传输速率提高了几千倍。相应的，我们使用的无线电磁波的频率也在不断提高。因为理论上来讲，频率越高，允许分配的带宽范围越大，单位时间内所能传递的数据量就越大。太赫兹波的频率比目前使用的微波要高1～4个数量级，它能提供10Gbit/s以上的无线传输速率，这是微波无法达到的高度。
当前，美国、欧盟、日本等国都在加速发展面向6G 的太赫兹通信技术。2019 年日本NTT集团宣布研发出了太赫兹频段的射频芯片，并进行了高速数据传输实验，峰值速率达到了100 Gbit/s。德国固态物理研究所(IAF)、德国联邦物理技术研究院(PTB)、Braunschweig 大学、日本NTT、美国贝尔实验室、加拿大多伦多大学、法国IEMN、美国Asyrmatos 通信系统公司等在太赫兹技术研究上投入了巨大的精力。
3、雷达
总的来说，太赫兹雷达具有高分辨率、强穿透力和强抗干扰能力等特点。因为太赫兹的波长很短，大约在30μm—3mm的范围内，远小于微波与毫米波的波长，能达到更高的精度，而且穿透力远远强于激光雷达。
相比于传统的高频信号，由于太赫兹信号的波长短，对目标的材质和表面更加敏感。太赫兹雷达将是未来目标检测和识别的重要设备。随着系统集成技术的进步，整个雷达系统可以被设计得更小，因此太赫兹雷达可以用于自动驾驶汽车的车载高分辨力成像雷达。
目前，实现汽车无人驾驶的三大主流传感器是光学摄像头、激光雷达与毫米波雷达。光学摄像头与激光雷达作为光学传感器，性能上存在覆盖距离近、恶劣天气工作受影响的缺点。毫米波雷达探测距离远、不受恶劣天气工作影响；但不能识别物体形状，且分辨率较低，主要用于避障。而太赫兹波与毫米波一样，不容易受天气和光线干扰；太赫兹汽车雷达相比光学摄像头与激光雷达，即使在恶劣天气下，性能也不会出现大幅度衰退；而功能与激光雷达类似。
4、生物医疗诊断
在生物医学领域，太赫兹技术可以为众多应用场景提供新型的医疗手段。太赫兹波易被极性分子吸收，光子能量较X 射线低很多，由于能量对绝大部分的生物细胞无电离伤害，适合对活体生物或组织进行实时检查，如人体皮肤烧伤程度检测或皮肤癌的早期诊断、口腔疾病诊断、生物传感探针治疗、活体DNA 鉴别等。
生物体对太赫兹波具有多种独特的响应，DNA、RNA、蛋白质等重要生物大分子的许多旋转、振动能级和氢键都处于太赫兹波段。太赫兹波在生物大分子之间的信息应答，乃至对生物大分子的精确调控方面，太赫兹波谱对这些生物分子集体振动模式引起的分子构象、分子结构及分子环境的变化非常敏感。也就是说，太赫兹的频段能够直接探测到生物分子的信息，这是其他电磁波段无法比拟的。
左：人的右髋骨的实物照片；中：X射线成像图；右：太赫兹成像图；髋骨翼含有更多的海绵组织，髋骨的下方含有更多的密质骨。通过X射线成像只能看出髋骨翼对X射线透过性很高，而太赫兹成像技术能够很好地通过色度的变化展现出髋骨的构成变换情况。
03
我们正处于一个信息爆炸的时代，蹭热度的“智商税”产品屡见不鲜，市场监管自然不可少。对于普通群众而言，保持好奇之心，遇事多问几个为什么，多花几分钟去搜索一下背后“高大上”名词的具体含义，或许能帮助我们极大地降低我们上当受骗的概率。
参考文献：
[1]Ali Rostami, Hassan Rasool, Hanmend Baghban. Terahertz technology:fundamentals and applications, Springer Science & Business Media, 2010.
[2]Yun-Shik Lee.Principles of Terahertz Science and Technology. Springer Science &Business Media, 2009.
[3]刘盛纲, 钟任斌. 太赫兹科学技术及其应用的新发展[J]. 电子科技大学学报, 2009, 38(5):481-486.
[4]张存林, 牧凯军. 太赫兹波谱与成像[J]. 激光与光电子学进展, 2010, 47(2):1-14.
[5]刘进芬，圣文顺，庄雨婷.浅谈移动通信中的太赫兹技术. 无线通信与移动互联网安全
[6]邓维立，刘霞. 太赫兹/毫米波人体安检和人脸识别技术深度融合应用研究. 安全检查
[7]刘瑞婷. 太赫兹探测技术应用及发展研究. 无线技术
[9]罗超. 华讯方舟：拥抱“太赫兹毫米波+”智慧人体安检新时代
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