據(jù)近日英國(guó)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家使用一個(gè)碳納米管制造出了世界上最小的白熾燈，燈絲長(zhǎng)1.4微米、寬13納米。
美國(guó)加州大學(xué)的克瑞斯?里根團(tuán)隊(duì)，將一個(gè)鈀和金電極分別黏附于碳納米管的兩端，碳納米管則穿過(guò)一個(gè)硅芯片上的細(xì)小的洞，被置于真空中。當(dāng)電流通過(guò)碳納米管時(shí)，碳納米管被加熱并且開始發(fā)光，每秒釋放出幾百萬(wàn)個(gè)光子，其中的幾千個(gè)光子進(jìn)入眼睛。里根說(shuō)：“這樣，我們很容易看到光線，人眼對(duì)單個(gè)光子很敏感，但這個(gè)燈不太適合用來(lái)看書�！�
科學(xué)家制造出這個(gè)世界上最小的白熾燈，主要用它來(lái)作為一個(gè)“橋梁”———溝通物理學(xué)中的熱力學(xué)理論和量子力學(xué)理論之間的不兼容。
熱力學(xué)第二定律稱，熵隨著時(shí)間而增加，但是，在量子力學(xué)中，時(shí)間并不是單向的，無(wú)論你前后移動(dòng)，都不會(huì)增加熵。那么，如何從量子力學(xué)理論過(guò)渡到熱力學(xué)理論呢?
里根指出：“這個(gè)碳納米管燈絲可以用來(lái)解釋這一點(diǎn)。它足夠大，可以應(yīng)用熱力學(xué)的法則。但它又足夠小，人們可以將其看作一個(gè)分子或者一個(gè)量子力學(xué)系統(tǒng)。”
該團(tuán)隊(duì)使用它來(lái)驗(yàn)證“普朗克黑體輻射定律”，該定律于一個(gè)世紀(jì)前提出，通過(guò)假設(shè)不同的物體都可以釋放出能量來(lái)計(jì)算一個(gè)物體可以釋放出多少光線。100多年來(lái)，普朗克的假設(shè)支撐了量子力學(xué)的發(fā)展。
普朗克黑體輻射定律假設(shè)一個(gè)黑體（黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長(zhǎng)的輻射能量，沒(méi)有能量的反射和透過(guò)）釋放出的熱輻射可能是隨機(jī)的。例如，一個(gè)熱的白熾燈釋放出許多不同顏色的光子，這些光子組合在一起形成了白光。
但是，因?yàn)檫@個(gè)碳納米管燈絲能夠被看作一個(gè)量子力學(xué)系統(tǒng)，里根認(rèn)為，它可能并不會(huì)遵守這個(gè)法則———與更大的燈絲相比，它所釋放的光子可能并非那么隨意。
里根說(shuō)：“量子力學(xué)應(yīng)用于具有非常少的粒子的系統(tǒng);熱力學(xué)則應(yīng)用于非常大的粒子。我們還沒(méi)有一個(gè)理論可以應(yīng)用于中間區(qū)域，這個(gè)燈泡給我們提供了機(jī)會(huì)。” |
