據近(jin)日英國(guo)《新(xin)科(ke)學(xue)家(jia)(jia)》雜志報道，美國(guo)科(ke)學(xue)家(jia)(jia)使用一個(ge)碳納米(mi)管制造出了世界上最(zui)小的白熾燈，燈絲長1.4微米(mi)、寬13納米(mi)。
美(mei)國加(jia)州大學的克(ke)瑞斯?里根團隊，將一(yi)個(ge)鈀(ba)和金電極分別黏附于碳(tan)納(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)的兩端(duan)，碳(tan)納(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)則穿過(guo)一(yi)個(ge)硅芯片上的細小的洞，被(bei)置于真空(kong)中(zhong)。當電流通過(guo)碳(tan)納(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)時，碳(tan)納(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)被(bei)加(jia)熱并(bing)且開始發光(guang)，每(mei)秒釋(shi)放出(chu)幾(ji)百萬個(ge)光(guang)子(zi)，其中(zhong)的幾(ji)千個(ge)光(guang)子(zi)進入眼睛(jing)。里根說：“這樣，我們(men)很(hen)容易看到光(guang)線，人眼對單個(ge)光(guang)子(zi)很(hen)敏感，但這個(ge)燈不太適(shi)合用來看書。”
科學(xue)家制造出(chu)這個(ge)世界上(shang)最小(xiao)的(de)白熾燈，主要用(yong)它來作(zuo)為一個(ge)“橋梁(liang)”———溝通(tong)物理學(xue)中的(de)熱力學(xue)理論和量子力學(xue)理論之間的(de)不兼容(rong)。
熱力學(xue)第二(er)定律稱，熵隨著時間而(er)增加(jia)，但是，在量子力學(xue)中，時間并不是單向的(de)，無(wu)論你前后移(yi)動，都不會(hui)增加(jia)熵。那么，如何從量子力學(xue)理(li)論過渡到熱力學(xue)理(li)論呢?
里根(gen)指出：“這(zhe)個(ge)碳(tan)納米管燈絲可以用(yong)來解釋(shi)這(zhe)一點。它(ta)足夠大，可以應用(yong)熱力學的法則(ze)。但它(ta)又足夠小，人們可以將(jiang)其看作一個(ge)分子或(huo)者一個(ge)量(liang)子力學系統。”
該團隊使(shi)用它來(lai)驗(yan)證(zheng)“普朗(lang)克黑(hei)體輻射定律”，該定律于一(yi)個(ge)世紀前(qian)提出，通(tong)過假設不同的(de)(de)物(wu)體都可(ke)以釋放出能量來(lai)計算一(yi)個(ge)物(wu)體可(ke)以釋放出多少(shao)光線。100多年來(lai)，普朗(lang)克的(de)(de)假設支撐(cheng)了量子(zi)力學的(de)(de)發(fa)展。
普朗克黑體輻射(she)(she)(she)定(ding)律假設(she)一個(ge)(ge)黑體（黑體是一種理想化的(de)輻射(she)(she)(she)體，它吸收所有波長的(de)輻射(she)(she)(she)能(neng)量，沒有能(neng)量的(de)反射(she)(she)(she)和透(tou)過）釋放出的(de)熱(re)輻射(she)(she)(she)可能(neng)是隨機(ji)的(de)。例如，一個(ge)(ge)熱(re)的(de)白(bai)熾燈釋放出許多不同顏色的(de)光子，這些光子組合在一起形成了白(bai)光。
但是，因為這(zhe)(zhe)個碳納米管燈(deng)絲能夠被看(kan)作一個量子(zi)力學系統，里根認(ren)為，它可(ke)能并不會(hui)遵守這(zhe)(zhe)個法則———與更(geng)大的(de)燈(deng)絲相比，它所(suo)釋放的(de)光子(zi)可(ke)能并非那么隨意。
里根說：“量子力(li)學(xue)(xue)應用于具有非常少的粒子的系統;熱力(li)學(xue)(xue)則應用于非常大的粒子。我(wo)(wo)們還沒有一個(ge)(ge)理論可以應用于中間區域，這(zhe)個(ge)(ge)燈泡給我(wo)(wo)們提供(gong)了機會(hui)。” |
