美科学家首次在实验中观测到分子混沌现象

一百多年前玻尔兹曼提出的“分子混沌”假定终获证实
 
据美国“每日科学”网站7月31日消息，美国贝勒大学的研究人员首次在实验中观测到分子混沌现象，从而证实了早已广为承认，但一直未被证明的分子混沌确实存在。
 
1877年，玻尔兹曼提出“分子混沌”假定。该假定认为：分子在碰撞之前彼此互不相干，只是在碰撞之后才变得相互存在联系。碰撞改变了混沌局面。也就是说，碰撞前后是不对称的。
 
分子混沌假设是大气动力学理论的一部分，这个理论延伸出来的一系列解释都畅通无阻，所以，人们都认为真的存在分子混沌，然而直到现在，还无法证明。
 
奥拉夫森同宾州州立大学的物理学副教授威廉姆·巴克斯特合作构建了两种“气体”，也可以说是构建了两“层”气体，在一层中分子混沌被保留，研究人员测量了麦克斯韦－玻耳兹曼统计，这些数据可以算出空气中分子运动的速度；在另一层中，没有建立分子混沌状态，测量的数据也没有遵循麦克斯韦－玻耳兹曼统计。研究人员指出，或许最令人感兴趣的部分在于当这两层“气体”同时展示各自行为的时候，它们是相互联系的。
 
奥拉夫森说：“这两个层可以被认为是同时出现在热力接点中的两种气体，但一种证明了分子混沌状态，而另外一种没有。它意味着，能量怎样被注入或者分布在两层气体中的细节是非常重要的，这有助于理解某系统何时将显示出分子混沌状态”。奥拉夫森也认为，这个结果有助于建立非平衡系统驱动的基础热力学。
 
该项目的负责人，贝勒大学的物理学副教授杰弗里·奥拉夫森说：“我们第一次看到这个现象时，真是欣喜若狂。以前，计算机已经模拟出来分子混沌现象，但这种现象还是首次在实验室中被观察到。”

图片说明：分子混沌实验所拍摄的静态图像（来源：G. W. Baxter and J. S. Olafsen ）

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