聲、光、電、熱、力、磁，可謂是物理學中的經典現象，也是人類社會各種行為活動必不可少的元素。以熱為例，熱量的傳遞無論是在航空航天，國防軍事，石油化工等重大設施和場所，還是在汽車、電腦、手機等具體事物上，都發揮著不可估量的作用。厘清熱量傳遞的問題，可以幫助我們電動汽車更安全高效的運行，電腦、手機更好地散熱。
中學教科書告訴我們，熱能在固體中的傳導，主要通過聲子（電子或分子）振動進行。在真空世界里，由于缺少傳遞介質，人們一直認為熱量是通過輻射而不是聲子傳遞的。1948年，荷蘭物理學家Hendrik Casimir（亨德里克·卡西米爾）基于量子力學提出 “凱西米爾效應”，預測即使在沒有物質存在的真空里面，仍然能發生能量漲落。也就是說，即便是在真空中，電磁場的量子波動也會引起聲子耦合，從而促進熱傳遞。
Hendrik Casimir
有鑒于此，現任香港大學校長張翔教授所帶領的加州大學伯克利分校的研究團隊對此進行了實驗驗證，證明了完全真空隔開的兩個物體之間的量子波動可引起熱傳導，這是一種前所未有的熱傳遞方式，也昭示著聲音也可能在真空中傳播。
研究團隊在完全無塵的真空密室中制造出超薄的兩片鍍金氮化硅膜，并將其放置于相距數百納米的距離。作者基于納米力學系統通過真空波動實現強聲子耦合，并觀察各個聲子模式之間的熱能交換。
在排除其它可能的傳熱方式的影響前提下，研究人員發現，即便兩片膜中間的數百納米之間沒有任何連接，連空氣也沒有，當加熱其中一片膜時，另一片膜的溫度也升高。
這一現象足以證明，熱能至少能在真空中傳遞數百納米的距離，顛覆了經典的傳熱理論。這一發現揭示獨特的量子效應將為量子熱力學打開新的大門，并為納米技術的熱管理帶來實際意義。雖然這項工作還存在熱量傳遞距離的局限，但是對于納米尺度的電子元器件的散熱，尤其是芯片、手機和電腦等電子產品實現更小、更輕開辟了新的道路。
參考文獻：
KingYan Fong et al. Phonon heat transfer across a vacuum through quantumfluctuations. Nature 576, 243–247.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1800-4
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