伦敦国王学院的物理学家简直在开微观脑洞,搞了个只有头发丝四分之一大的发动机,温度飙到1300万开尔文,快赶上太阳核心的热度了!
更绝的是,这小玩意儿还能短期超纲发挥,效率突破100%,给热力学第二定律整了波极限拉扯。
![]()
这台微观斯特林热机的核心,是个直径不到5微米的二氧化硅小球,被物理学家用电场做成的电子牢笼精准困住。
别以为它小就好欺负,研究团队一通高频电噪声输出,直接给它整出了1300万开尔文的有效温度,太阳表面才5800K,这相当于把一个小弹珠加热到比炼钢炉热上万倍,却没给烧化,主打一个精准烧烤。
![]()
关键这还是台复古款改良版,斯特林热机可是1816年就发明的老古董,靠加热-膨胀-冷却-压缩四步循环干活。但宏观热机搞这么极端温差早炸了,这微观版倒好,热源比冷源热100倍,照样稳如老狗,简直是物理界的叛逆少年。
最让人惊掉下巴的是,这小发动机居然能短期实现超100%热效率,简单说就是出力比吃进去的热量还多。这要是放在宏观世界,相当于你给手机充1度电,它还能倒给电网0.5度,妥妥的永动机既视感。
![]()
但别慌,热力学定律没真翻车!微观世界的规矩不一样,这些定律只管长期平均值,就像你考试偶尔超常发挥考满分,不能当常态。这小球就是仗着自己个头小,搞点随机波动的小特权,短期耍耍帅,长期还是得乖乖守规矩。只能说:微观世界,主打一个灵活变通。
这实验还扒出个大发现:小球在电子牢笼里不是瞎溜达,而是看路下菜碟,在不同位置走得不一样,这叫位置相关扩散。别觉得这是小事,活细胞里的蛋白质、药物分子,都是这么精打细算运动的。
![]()
以前科学家只能猜,现在有了这台微观模拟器,就能精准观察这种运动,以后设计药物就能导航到病灶,再也不用让药物在身体里瞎转悠。
搞这台机器可比玩精密仪器难多了:首先得让小球在千万度下完好无损,靠电噪声加热而不烧穿,堪比在鸡蛋上绣花还不戳破;其次要把小球固定在亚微米级范围,误差不能超一丝一毫;最后还得收集海量数据,700到1400个实验周期,算数据算到秃头,才扒出这些规律。
![]()
更意外的是,这系统还自带记忆效应,现在的状态会受之前的影响,这在传统热力学里根本不存在,相当于发现了微观世界的隐藏剧情。
别以为这只是物理学家的玩具,用处可大了!纳米技术领域能搞出更高效的迷你动力装置,以后手机电池可能比米粒还小;生物医学上能设计精准导航药物,治癌不用伤好细胞;材料科学也能跟着沾光,搞出性能更牛的新型材料。
![]()
不得不说,这些物理学家是真会玩,把微观世界的小脾气摸得明明白白。原来物理不止有公式和定律,还能这么脑洞大开,用头发丝大的机器,给我们揭开世界的另一面。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.