科学家目前已经知道，在单原子尺度范围内，“温度”变化不会带来任何影响。但最近研究人员惊奇地发现，这一结论可以拓展到碳纳米管这样更大的尺度。《自然》网站最新报道说，英国萨里大学的Ortwin Hess和同事的有关研究结果即将发表在《物理学评论快报》上。新发现让从事纳米尺度器件研究的科学家们震惊，因为他们没想到温度会以这种方式表现。Ortwin Hess说：“我们现在正在制作纳米器件，必须重新考虑有关温度的问题。”

　　温度是热平衡系统冷热程度的表示，如果两个有交互作用的系统达成了热平衡，那么这两个系统被认为温度相同。但对于非热平衡系统来说，温度的概念是没有意义的。Ortwin Hess和同事发现，尽管经过很长时间以期让一根10微米长的纳米管达到热平衡，在测量纳米管一端的温度后，再测量另一端的温度，结果却不一定相同。

　　英国牛津大学的物理化学家Peter Atkins说：“如果系统的尺度一直小到没有温度相关性，那么该系统性质的波动就是不可预测的，这对任何设备来说都具有负面冲击。”

　　Ortwin Hess说，有关“温度概念在宏观物质世界和原子尺度之间的某一区域失去意义”的观念并不多么新奇，但关键是如何精确确定出这一变化临界点。该变化点既取决于材料的性质，也取决于它所负荷的热量。但是，在特定的环境中测量一个较大实体的温度可能是非常困难的，比如，一根10厘米长的硅晶体的温度如果没有超出绝对零度以上1度(-272℃)的话，此时该物体不包含热能，那么该硅晶体的温度是不可测量的。

　　Peter Atkins认为，在我们的日常生活中，温度变化与热传导有关。在宏观世界中，热量从温度高的系统流向温度低的系统，因此当一个杯子中的热量通过杯子传递到手指时，我们会感觉到杯子是热的。而对于原子的尺度，温度也用于描述热量在数十亿原子和分子间的分布。Peter Atkins指出，关键的问题是我们是用统计的方法来描述温度的，所描述的对象拥有大量的粒子。对单个原子来说，这种方法就没有意义，统计学只考虑在一定数量基础上的对象，那么这个数量究竟应该是多少呢？

　　Ortwin Hess的研究小组提出了这样的问题，即一系列分离的小格子连结成一条线后在不同的温度下是如何运动的？在宏观世界里，这个小格子的温度有一定的意义，因为它能说明热量沿这条线流动的方向，最终这些小格子会达到热平衡，所有格子的温度都是一样的。但是，物理学家将这个小格子越分越小，直到它们组成的长链无法达成热平衡，因为统计波动是量子世界的固有本质。

　　在这种尺度限制范围内，热点紧靠冷点，但二者间没有任何能量的交换。而且，在这一尺度范围单个小格子的温度可能会一直不可预测地波动。Ortwin Hess说：“这要归结为量子不确定性原理。”Peter Atkins说：“对这一问题的分析还有些细微争论，但看起来应该是正确的。”

　　Philip Moriarty是英国诺丁汉大学的纳米技术专家，他说，Ortwin Hess等人的模式是一个相对简单的近似。尽管需要在实验室检验其对纳米技术的实际意义，但有关温度概念的尺度极限观点是非常合理的。与之不同的是，Ortwin Hess坚持认为碳纳米管与他们的数学模型非常一致，由碳原子排成的一根10微米长的线状物包含有不足10万个的碳原子。Peter Atkins同意这种观点，他说这已经少到足以让温度概念变得不再重要。 [科学]