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美国:美国科学家声称通过证明热能可以在真空中传播,从而颠覆了传热物理学。

人们普遍认为,如果周围没有原子或分子,携带热能的原子或分子的振动根本无法传播。但是加州大学伯克利分校的研究人员进行的一项新研究表明,量子力学的怪异如何甚至可以颠覆经典物理学的这一基本原则。

这项发表在《 自然》杂志上的研究表明,由于一种称为卡西米尔相互作用的量子力学现象,热能可以跨越数百纳米的真空。

尽管这种相互作用仅在非常短的长度尺度上才有意义,但研究人员表示,它可能对计算机芯片和其他以散热为关键的纳米级电子元件的设计产生深远的影响。

“热量通常通过原子或分子或所谓的声子的振动在固体中传导——但在真空中,没有物理介质。因此,多年来,教科书告诉我们声子无法穿越真空,”指导这项研究的加州大学伯克利分校机械工程教授张翔说。“令人惊讶的是,我们发现声子确实可以通过不可见的量子涨落穿过真空。”

在实验中,张的团队在真空室内放置了两个相距几百纳米的镀金氮化硅膜。当他们加热其中一个膜时,另一个也变热了——尽管没有任何东西连接两个膜并且它们之间传递的光能可以忽略不计。

之所以能实现这一壮举,是因为根据量子力学,不存在真正的真空空间。

加州大学伯克利分校前博士后学者、该研究的另一位第一作者 King Yan Fong 解释说:“即使你有空的空间——无论如何,没有光——量子力学说它不可能是真正的空。真空中仍然存在一些量子场波动。这些波动会产生一种连接两个物体的力,这就是所谓的卡西米尔相互作用。因此,当一个物体升温并开始摇晃和振荡时,由于这些量子涨落,这种运动实际上可以通过真空传递到另一个物体。”

“因为分子振动也是我们听到声音的基础,这一发现暗示声音也可以在真空中传播,”张说。

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