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科学原理 · 约 1 分钟

液氦能自己“爬”出杯子

在极低温下液氦会变成几乎没有黏性的“超流体”,能沿着容器内壁爬升并溢出,是宏观量子现象的奇特表现。

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到底是怎么回事

液氦之所以能自己“爬”出杯子,是因为在极低温(约零下271摄氏度)下,它变成了一种叫“超流体”的状态。普通液体有黏性,会像蜂蜜一样粘在杯壁上,而超流体的液氦黏性几乎为零,可以毫无阻力地流动。当杯子倾斜或液面略高时,液氦会沿着内壁形成一层极薄的膜,像有生命一样向上爬升,然后从杯口溢出。这其实是量子力学在宏观世界的直接体现——大量氦原子在低温下集体进入同一个量子态,行为完全违背日常直觉。

多知道一点

这种奇特现象最早在20世纪30年代被苏联物理学家卡皮察发现,他因此获得了诺贝尔奖。液氦“爬壁”的速率非常惊人:在一根细玻璃管中,超流体液氦能以每秒几十厘米的速度爬升,就像在玩“液体攀岩”。更有趣的是,如果把杯子放在一个密封的容器里,液氦甚至会持续“泄露”直到两边液面持平,仿佛它能“无视”重力。科学家后来发现,这种超流行为与超导类似,都是低温下量子效应放大的结果。

没想到吧

很多人以为液氦“爬杯子”是某种表面张力现象,比如水在毛细管中上升,但两者本质完全不同。水的爬升靠的是分子间的吸引力,而超流体液氦的爬升源于量子力学中的“零点能量”和拓扑缺陷——它会在容器壁形

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