【在真空的中心】 傳遞熱情

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文/高詩豪
筆者就讀國中時理化成績僥倖拿過全校第一名,當時理化考題中最常出現的幾道題目:「為什麼人們聽夠互相聽到彼此的聲音?」。標準答案:「因為我們之間有空氣,透過振動那些空氣分子,就能傳遞所謂的震動波(聲音)。」此時若是再進一步提問:「那如果抽掉房間裡所有的空氣,還聽得到彼此的聲音嗎? 」答案是「少了傳遞用的介質(空氣),是無法聽到聲音的。」隨著這十幾年量子力學的進步,我若是再回去當學生作答可能要被扣一些分了。
因為熱通常是透過分子或聲子(Phonons)的振動在物體間傳導,所以在這邊一起拿來作討論。稍微有認真上自然課的同學都知道,熱能的傳導方式共有三大種,傳導、對流、輻射。其中的熱傳導必須要在兩物體間有介質才能傳遞。這個科學認知在國中理化課本可能沒什麼大問題,但是一但進入到奈米層級的話,可能就沒那麼簡單了。
前些日子發表在《自然》期刊的研究發現,在小尺度上熱能的傳遞是不需要有介質的存在,這是在西元1948年一位卡西米爾科學家所首先發現的現象。他提出熱能夠橫越數百奈米的真空距離進行熱「傳導」。期刊報導,科學家將兩塊氮化矽薄膜置於真空室中,若他們加熱其中一層膜時,就算考慮到熱輻射現像的介入,這兩層膜之間還是沒有任何聯繫,但另一層膜居然也會開始升溫。下一次上理化課,當老師問你是否對著宇宙大聲呼喊時,我想你可以有些不同的回答。

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