在學習物理時，物理教科書上的知識告訴我們，宇宙中的熱能隻有傳導、對流以及輻射這三種傳遞方式，除此之外，熱量再也沒有其他的方式來進行傳遞。

然而在2019年12月16日，加州大學伯克利分校的張翔團隊在《自然》雜志上發表的論文顯示，這些科學家發現了一種前所未有的熱傳遞方式——“真空聲子傳熱”，這就意味着，我們的物理教科書将被改寫。

什麼是聲子呢？所謂聲子是指凝聚态物質中原子、分子等微觀粒子振動的集體激發所具備的能量量子，為了方便理解，我們可以粗略地認為，聲子就是振動能量子化後的最小單位，它是一種準粒子，和我們常聽到的光子、電子等基本粒子是完全不同的概念。

我們都知道，熱能可以通過振動能的形式在微觀粒子（如分子、原子等）間傳遞，這就說明了聲子是可以傳遞熱能的。但是聲子必須要通過介質才可以傳遞熱能，而真空裡是沒有介質的，據此我們可以得出一個結論，熱能是不能夠通過振動能的形式在真空中傳遞的。

那麼真空裡真的就沒有介質嗎？對此，量子力學認為，在看似什麼都沒有的真空裡，其實充滿了大量的虛粒子，這些虛粒子在真空中總是成對（一個正一個反）地出現，然後又在一瞬間互相湮滅。需要注意的是，量子力學所描述這種現象并不是隻存在于理論中，事實上，早在1996年科學家就通過實驗證實了這一現象。

科學家在真空中平行置入兩片非常薄并且非常光滑金屬闆，當這兩片金屬闆之間的距離縮小到一定的程度時，科學家觀測到了它們之間具有了互相靠近的趨勢，經過反複研究以後，科學家認為這種使金屬闆互相靠近的力就是由真空中的虛粒子産生的，這種現象就是有名的“卡西米爾效應”，而在該現象中産生的力就是“卡西米爾力”，它證明了真空其實并不空。

既然真空中存在“卡西米爾力”，那麼這種力能不能讓真空中的兩個物體隔空傳遞振動能，從而實現“真空聲子傳熱”呢？從理論上來講答案是肯定的，但是科學家通過計算得出，這種現象是發生在納米尺度上，由于在這種尺度上存在很大的幹擾（如靜電作用等等），而以這種方式傳遞的熱能又極為微弱，很難作出精确的測量，因此如何驗證“真空聲子傳熱”就成了一個巨大的難題。

對此，該研究團隊精心設計了一套實驗設備，設備的核心是兩片平行放置的隻有100納米厚的氮化矽薄膜，這兩片薄膜非常光滑，表面的凹凸程度不超過1.5納米，薄膜還覆蓋了一層金屬反射層，以便于精密的光學儀器的探測工作（設計簡圖如下圖所示）。

實驗的思路是，當兩片溫度不同的薄膜在真空中靠得足夠近時，“卡西米爾力”就會發揮作用，從而使熱能從溫度高的薄膜向溫度低的薄膜傳遞。經過反複的實驗，研究人員發現在兩片薄膜相距600納米時就出現了熱傳遞的迹象，而距離小于400納米，熱傳遞的現象就會變得非常明顯。

需要指出的是，根據計算，在這個過程中由熱輻射傳遞的熱能隻占總數的4%以下，也就是說，“真空聲子傳熱”是真實存在的。自此宇宙中的又一個秘密被科學家發現，我們知道了原來熱的傳遞方式還有第4種。

然而這種熱傳遞方式的效率似乎并不高，在進一步的研究工作中，科學家計算出在該實驗中聲子傳遞熱能的最高效率僅為每秒鐘 6.5 x 10^-21 焦耳，以這樣的效率，就算是傳遞一個可見光的光子所蘊含的全部能量，都需要好幾十秒鐘的時間。

不管怎麼樣，“真空聲子傳熱”也是一種前所未有的熱傳遞方式，在這物理學以及相關應用領域（比如說集成電路）中有着重要的意義，相信在不久的将來，我們的物理教科書将被改寫為：宇宙中的熱能總共有4種傳遞方式。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見`

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