汽車和行人所產生的震動會使地下線纜產生獨特的訊號。現在，科學家利用這一特性展示了新冠疫情對人們日常生活的影響。

2020 年春天，美國賓夕法尼亞州立大學的主校園區（稱為“州學院”，行政級別為自治鎮）因為封城而陷入寂靜，但與此同時，一個臨時配備的儀器正“聆聽”著地下的動靜。賓夕法尼亞州立大學的研究團隊將該儀器接入了一條長達 4 公里、貫穿校園的地下電信光纜，將其變成了一種科學監控裝置。

通過向光纖發射鐳射，科學家可以探測到地面上的震動，這是由於震動會導致光纜發生輕微變形。當有汽車駛過，或者有人走過地下光纜上方時，地面會將這些獨特的地震訊號傳遞給光纜。因此，在沒有對地面進行影像監控的情況下，科學家可以通過這種方法詳細描繪出一個曾經繁華的社群是如何陷入停滯，又如何隨著封鎖的放鬆而慢慢恢復生機。

通過對這些地震訊號的分析，研究人員發現，在封鎖開始後的 4 月份，校園裡的人流量幾乎減少為 0，並一直持續到 6 月份。相比之下，車流量在最初的下降之後出現了回升。“你可以看到，與平時相比，行人少了很多，但車流量幾乎已經恢復正常，”研究第一作者、賓夕法尼亞州立大學的地震學家朱鐵源說，“這條光纜確實可以分辨這種細微的訊號。”他們的研究結果已經發表在《地震記錄》（The Seismic Record）雜誌上。

更確切地說，光纜可以記錄不同頻率的震動訊號。人的腳步產生的震動頻率在 1 到 5 赫茲之間，而汽車行駛產生的震動頻率接近 40 或 50 赫茲。工程機械的震動會超過 100 赫茲。

光纜的工作原理是完美地捕獲光脈衝，將其作為訊號遠距離傳輸。但是，當一輛汽車或一個人從光纜上方經過時，震動就會帶來干擾（或者說“缺陷”），即會有少量的光散射回光源。由於光速是已知的，因此賓夕法尼亞州立大學的研究人員可以用一束鐳射來照射光纖，通過計算散射光傳播所需的時間來測量不同長度光纜的震動。這種技術在地球科學中被稱為分散式光纖聲感測技術

傳統的地震儀通過內部元件的物理運動來記錄震動訊號，只能測量地球上某一個點的活動。但使用 DAS 技術，科學家就可以沿著 4 公里長的光纜採集 2000 多個點的訊號 —— 差不多每 2 米一個點 —— 從而獲得地面活動的超精細資訊。他們的研究從 2020 年 3 月封鎖開始，到 2020 年 6 月結束，當時州學院的企業已經恢復營業。

從 DAS 測量的這些震動訊號可以看出，正在建設新停車場的校園西側到 4 月份時停止了施工，沒有產生任何工業活動的跡象。到了 6 月，研究人員不僅探測到了機器重啟所產生的震動，還能識別出以較低頻率嗡嗡作響的施工車輛。不過，他們指出，儘管一些與新冠疫情有關的限制已經放寬，但此時校園裡的行人活動基本沒有恢復。

DAS 或許能作為追蹤人們運動的強大工具，研究人員可以不必通過手機定位資料，而是利用光纜來追蹤行人和汽車的軌跡。不過，這項技術並不能準確地識別某輛汽車或某個人。“你可以說它是一輛汽車，或者是一輛卡車，或者是一輛自行車。但你不能說，‘哦，這是一輛 2019 年的日產森特拉’，”斯坦福大學的地球物理學家阿里埃爾・勒盧什說，“實際上，DAS 的匿名性是其最大的優勢之一。”勒盧什沒有參與這項研究，但他在研究工作中也會用到 DAS 技術，並且參與了這篇論文的同行評議。

另一方面，如果你想要通過光纜來追蹤某個人在城市裡的行蹤，那他就必須一直沿著你所監控的光纜行走。一旦他偏離軌跡，你就會失去地震訊號。“粗略地說，假設這是在沙漠中，你有一根埋在地下的光纖，而有人正沿著這根光纖行走，並且還是唯一這麼走的人，那麼沒錯，你可以追蹤其行蹤，”勒盧什說，“你不能把光纜的訊號與某個特定的人聯絡起來。”因此，如果你想要遠距離追蹤一個人的話，最好使用雙筒望遠鏡，或者追蹤他們的手機資料。

近年來，DAS 技術在許多科學領域的應用迅速發展，這要歸功於“暗光纖”，即已經鋪設但沒有投入使用的光纜。隨著網際網路在 20 世紀 90 年代的發展，電信公司開始大規模鋪設光纜。與挖洞鋪設光纜所需的勞動力相比，光纜本身相對便宜。因此，在網路繁榮的預期中，許多公司都鋪設了超過他們所需的電纜。如今，這些光纖中的大部分仍未被使用，因此被稱為“暗光纖”，可供出租用於科學家的實驗。

不過，光纖的可用性還是得取決於位置。美國萊斯大學的地球物理學家喬納森・阿喬-富蘭克林沒有參與這項新研究，但他是《地震記錄》期刊的副編輯。他說：“可能在紐約市中心，在證券交易所和新澤西之間，會有很多關於這些光纖的爭論。但如果你長途旅行穿過內華達州的農村地區，也許能找到一些額外的資源供你利用。”

與傳統的地震儀不同，光纜的造價很低廉，而且不需要電源。有了 DAS 技術，你只需要一個“詢問器”裝置來發射鐳射並接收穿過光纖返回的資料。阿喬-富蘭克林說：“因此，如果你想通過這些間隔很近的資料來測量地震、表面波或城市流動性，那這真的是一個很好的方法。”例如，阿喬-富蘭克林曾經在薩克拉門託附近，用一條約 27 公里長的暗光纖記錄了 7 個月內發生的大大小小的地震。

土木工程師已經在使用 DAS 來研究土壤變形，生物學家甚至已經使用遠海光纜來監聽鯨的活動（畢竟聲音是以震動的方式傳播）。“DAS 的應用無疑是爆發性的，”阿喬-富蘭克林說，“人們在冰川中嵌入光纖，然後由處於自由水體的船拖動這些光纖，以此來測量溫度。這真的是一套令人難以置信的技術。”