美華裔教授破百年物理定律

【大紀元記者李天宇編譯】著名的科研資訊網站「Science Daily」（每日科學）7月31日報導，美國麻省理工學院（MIT）的一名華裔教授陳剛與他的研究團隊首次通過實驗驗證了百年前由德國著名物理學家普朗克（Max Planck）創立的黑體輻射定律（blackbody radiation law）在微觀下不成立，微觀下其實際輻射能量可以比根據定律算出的預測值高出1,000倍以上。這項發現可能導致重大的新的實際應用，包括更好地設計電腦儲存硬盤的磁頭、設計新的能量傳輸裝置來收集原來會被浪費的熱量等。

德國物理學家普朗克在1900年創立了著名的黑體輻射定律，描述了一個理想化的非反射黑體如何通過不同波長的輻射來散失其能量。該定律揭示出，這個物體的熱量散失隨著溫度的不同而不同，但是給定溫度下，不同波長的相對熱輻射按確定的模式進行。

黑體輻射定律微觀下不成立

黑體的輻射量表示了一個物體所能輻射的最大能量。這個定律被用來計算兩個物體間熱量轉移的規律，並成為物理學中一個基本的公式。

雖然，如陳剛所述，普朗克自己也預測，這個定律在微觀下兩個物理距離很近時可能會不成立，但是一百多年來，由於控制兩個物體保持在極其微小的距離而不接觸，而後再來研究其溫度的變化，實現起來有難以置信的困難，一百多年來科學家們一直沒有能夠試驗確認這個預測是否成立。

MIT的電力工程卡爾．理查德．瑟德貝裡教授（Professor Carl Richard Soderberg）、帕帕拉多微型和納米工程實驗室（Pappalardo Micro and Nano Engineering Laboratories）主任陳剛和他的研究團隊，以及哥倫比亞大學教授Arvind Narayaswamy合作，成功地解決了這個難題，其研究結果將在8月份出版的著名期刊《納米文摘》（Nano Letters）上發表。

他們的方法是採用方位較易控制的小玻璃珠對著一個平面物體的方式，來取代以前科學家們試圖採用的納米級（10億分之一米）距離中不讓兩平行平面體接觸的方法，然後採用原子力顯微鏡（atomic-force microscope）中雙金屬懸臂（bi-metallic cantilever）技術精準地測量出兩物體間溫度變化。

在同一領域做過大量研究的倫敦帝國學院教授潘德瑞爵士稱讚陳剛的結果非常令人興奮。他說：「由於在微觀中極小距離情況下測量溫度變化非常的困難，使得以前的實驗確認無法成功。陳剛的實驗為解決這個難題提供了完美的結果，並確認了在微距離下的熱傳輸效果。」

料研究成果有廣泛影響

這項新研究的成果可能有「廣泛的影響」。例如，它可能為解決電腦硬盤的磁頭在向距離5、6納米的磁盤表面錄寫信息時發熱的問題提供新的思考和方法。由於磁存儲問題有非常廣泛應用，一些公司已經希望能與陳剛合作這方面的研究。另外，如何開發更有效的新一代熱能轉化和收集設備，收集和利用在納米級微觀以下巨大的、目前被浪費的熱能，也是該技術的一項應用前景。

除了實際的應用，陳剛還說，此項研究也提供對基本物理進一步瞭解的有用工具。
陳剛出身中國華中科技大學、柏克萊加州大學，是知名納米熱電材料和流體學者。◇