湖南
近日，大阪大学的科研团队有了一项惊人发现！他们找到了晶体材料中原子位错产生的应变方程，与电磁学中一个经典公式之间的神秘联系，这一成果很可能推动凝聚态物理领域的研究大步向前。
在物理学的探索之路上，科学家们一直追求用最少的基本原理，解释五花八门的自然现象。神奇的是，很多表面上毫无关联的问题，背后却有着相同的数学结构。就好比描述热流的方程，和模拟粒子扩散的方程长得很像；波动方程既能解释水波荡漾，也能说明声音如何传播。这些联系，反映出物理规律在不同系统中普遍存在的“通用性”。
此次，大阪大学的研究人员在《皇家学会开放科学》杂志上发表了研究成果。他们发现，用卡尔丹第一结构方程来描述晶体晶格缺陷时，晶格位错周围产生的应变场，居然和大家熟悉的毕奥-萨伐尔定律遵循同样的规律。卡尔丹第一结构方程描述的内容复杂又抽象，理解起来很困难，而毕奥-萨伐尔定律讲的是电流如何产生磁场，在解释电动机等现代设备原理时，起着关键作用。
研究的第一作者小林俊介解释说：“在新兴科学领域，探索这种通用关系意义重大。尤其是当相关方程刚建立，人们还不太清楚其解的特性时，这种探索能带来新突破。” 毕奥-萨伐尔定律表明，电流通过导线时，会在周围产生像漩涡一样扭转的磁场矢量。同样，晶体晶格中某些类型的原子位错，也会在周围原子中引起应变矢量场。
该研究的资深作者樽见龙一指出：“有了电磁学里类似的毕奥-萨伐尔定律，以后就不用再对着复杂难懂的卡尔丹结构方程发愁了，可以直接分析位错产生的影响。这项发现有望成为描述晶体材料塑性变形的基础理论，为材料科学的广泛应用开辟新道路。” 研究人员还认为，跨领域寻找这类联系，说不定能催生出更多新发现。
这项研究由日本学术振兴会和日本科学技术振兴机构资助。未来，随着研究的深入，或许还会有更多惊喜等待着我们。
参考资料：DOI： 10.1098/rsos.241568
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