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石墨烯究竟是什么?为什么可以用在散热方面2004年,英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,首次将石墨烯用胶带从石墨中成功分离出来。这一开创性工作,让他们在2010年获得了诺贝尔物理学奖。而石墨烯是由单层碳原子以六角形蜂巢结构紧密排列而成的二维材料,也是目前已知最薄的材料。在国际上,石墨烯被誉为“新材料之王”。中国在相关产业中处于第一梯队,其石墨烯相关专利申请量占全球80%以上。是目前已知强度最高的材料之一,同时具有极佳的柔韧性。导热性能超过金刚石,导电性也优于铜。在新能源方面:主要用于中锂电池、储能;在电子信息方面,用于芯片散热、制作柔性显示屏和传感器;在复合材料方面,主要添加在涂料、塑料中,可增强防腐、导电或机械性能;在航空航天方面:凭借其轻质高强的特性,是制造航天器构件的潜力材料。那为什么石墨烯可以散热呢?其核心在于它完美的单层碳原子蜂巢结构。热量本质上就是原子的振动,在这种结构中,振动能像密集鼓点一样毫无阻碍地瞬间传递,使其导热率是铜的5倍以上。因此,它能将热源局部的高温迅速“摊开”到整个表面散发掉,避免热量堆积。这也成就了石墨烯在散热领域的领军地位。#石墨烯 #物理学家#诺贝尔奖 #散热 #深圳
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AI推翻教科书?一行公式破解四十年物理难题 在物理学的世界里,教科书上的结论往往被视为不可动摇的真理。但最近,一项由哈佛大学、剑桥大学、范德堡大学与OpenAI合作的研究,却让科学家们大吃一惊——他们发现,教科书上关于“胶子碰撞”的一个经典结论竟然是错的。 什么是胶子? 简单来说,原子核内部的质子和中子之所以能紧紧贴在一起,靠的是一种叫“强核力”的力量。传递这种力量的粒子,就是胶子。它们就像胶水一样,把夸克粘合成质子和中子,也把原子核牢牢束缚住。 四十年的“常识”被打破 在量子物理中,科学家通常用“散射振幅”来计算粒子相互作用的概率。过去四十年来,教科书上一直写着:在简单的胶子碰撞中,如果只有一个胶子是“负螺旋”(旋转方向与运动方向相反),其他全是“正螺旋”(旋转方向与运动方向一致),那么这种碰撞发生的概率必然为零。 但最近的研究发现,这个结论并不总是对的。研究人员发现,在一种特殊的物理环境下(即克莱因空间下),如果所有粒子都朝着几乎完全相同的方向运动,那么单个负螺旋性的胶子就可以与其他正螺旋性的胶子发生相互作用。这意味着,物理学家之前认为不可能发生的交互过程,在特定条件下不仅可能,而且在质子和中子的内部深处或许扮演着某种未知的角色。 AI如何立下大功? 虽然理论上找到了漏洞,但证明过程极其繁琐且耗时。起初,研究人员尝试用传统的数学递归方法进行推导。当计算3个或4个粒子的碰撞时,公式还算简洁。但当粒子数量增加到6个时,得出的数学表达式变得极其杂乱,包含了多达32个复杂的项,根本无法实际应用。 就在研究陷入僵局时,参与研究的亚历克斯·卢普萨斯卡(Alex Lupsasca)加入了新成立的OpenAI科学团队。他联系了研究导师安德鲁·斯特罗明格(Andrew Strominger),发现这个胶子问题将是一个完美的测试对象。 AI的惊人表现 研究人员要求当时最新、最先进的公开模型ChatGPT-5.2 Pro简化四个胶子的表达式,结果模型仅用了约20分钟就完成了任务。接着,他们要求模型处理五个、六个胶子。GPT-5.2 Pro成功地将32项的和缩减为仅有几项的积,全部显示在一行文本中。最后,小组要求它猜测任意数量粒子的通用公式。这一次,它在一两分钟内就给出了回复,并称其为“显而易见”的通用公式。 为了彻底排除“AI幻觉”的可能性,团队使用了Open
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量子世界可能是物理学给人类想象力开的最大一个玩笑。它告诉你,一个粒子可以同时存在于两个地方,一只猫可以既死又活,而你此刻做的每一个选择——比如是否继续往下读——都可能正在分裂出无数个宇宙,在那些宇宙里,你已经做出了相反的决定。 这不是科幻小说。这是被无数实验验证过的物理现实。而最诡异的是,当我们试图理解这些现象时,连时间本身都可能只是一个幻觉。 先从一个简单的问题开始:时间是什么? 你可能会说,时间就是钟表上走动的指针,是日历翻过的页数,是从出生到衰老的不可逆过程。但有一种理论认为,时间只是人类意识的错觉。在“块状宇宙”模型中,过去、现在、未来是同时存在的。宇宙是一个巨大的四维方块,时间就是其中的一维,就像空间的长宽高一样。你之所以感觉时间在流逝,只是因为你的意识正在沿着这条维度移动,就像一辆行驶在路上的车——路一直都在,只是车在前进。 那为什么我们只能感知到“现在”? 答案可能藏在熵增里。热力学第二定律告诉我们,宇宙的混乱程度只会增加。正是这种从有序到无序的单向流动,给了时间一个箭头,让我们的意识只能沿着这个箭头移动。换句话说,时间的方向,可能只是宇宙走向热寂过程中产生的副产品。 但如果时间只是幻觉,那量子世界里那些诡异的现象,会不会也变得合理一些? 比如量子纠缠。两个粒子一旦发生过相互作用,无论相隔多远,对其中一个的测量会瞬间影响另一个。这种“超距作用”让爱因斯坦无法接受,他称之为“鬼魅般的超距作用”。但无数实验证明,它真实存在。更可怕的是,这种影响是即时的,不受光速限制——也就是说,它似乎在挑战相对论的基础。 比如双缝干涉实验。把单个电子射向有两道缝隙的挡板,按理说它应该随机穿过其中一条缝,在后面的屏幕上留下一个点。但事实是,它会同时穿过两条缝,和自己发生干涉,形成明暗相间的条纹。当你试图观测它到底从哪条缝穿过时,它又乖乖变成一粒粒子,只穿过一条缝。似乎只要被观测,它就改变行为。 这些现象暗示着什么? 有一个解释正在被越来越多的物理学家认真对待:多世界诠释。 这个理论说,每当你做一个选择,比如在双缝实验中“观测”或“不观测”,宇宙就会分裂成两个分支。在一个宇宙里,你观测了,电子老老实实穿过一条缝;在另一个宇宙里,你没观测,电子同时穿过两条缝。这两个宇宙平行存在,互不干扰,各自演化。 把这个逻辑推广开来——你早上是喝咖啡还是喝茶,出门是左
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