物理学家通过扭曲量子力，加速制造微小仪器进程

• 　　制造尖端工具与设备的基础，从科学诞生以来，人类就在不断摸索和改造这些实验仪器和设备，而制造更小的仪器是我们的目标之一。

网易探索7月29日讯，据《科学日报》报道，基础科学中，各种实验仪器和基础设备是我们人类发展科学和技术，制造尖端工具与设备的基础，从科学诞生以来，人类就在不断摸索和改造这些实验仪器和设备，而制造更小的仪器是我们的目标之一，但是对于现代基础科学来说，制造微型仪器却又受到很多问题的困扰。

比如在我们人类的世界里，“钹”是不会主动相互碰撞而发声的。但在量子世界则不然，在量子世界中十分接近的金属平板会主动的相互靠近。造成这一魔术性现象的原因就是存在一种量子力——卡西米尔力，这种力在实验中是有着很详细的纪录的，它产生于量子物理。其原理为：以两个金属板为例，在两个板子中看似没有粒子的区域中存在着一种波长较短的与波动电磁场相关的虚拟粒子，这种粒子对两金属板同时产生向外和向里的力，但因为向外的力较小，因此两金属板产生相互吸引的性质。

现在来自佛罗里达州大学的物理学家发现通过改变金属板的表面形状，能够减小卡西米尔力。这一发现将对小型的微电子机械系统的制造起到推动作用，因为这种微型系统的发展正是因卡西米尔力而受到限制。而对于那些同样受到量子力影响的科学仪器来说，改变物体的表明性状，也可能会将量子力扭曲，从而减少和改变量子力，制造出更微型的实验设备和科学仪器。目前，科学家制造出的最微型的仪器间距为400纳米（注：400毫微米）。

“当然我们并不打算将这一发现立刻投入应用。”佛罗里达大学助理物理学博士陈虎贲（音译） 说：“我们只是提前设想，因为随着微型化的趋势越来越明显，现在的科学仪器也越来越小，而这个时候我们人类毋庸质疑的将面对量子影响的问题。”

而具有重要意义的是这一发现将帮助微电子机械工程师们降低他们所说的仪器间的“静磨擦力”——当非常小的两个物体靠近时会粘在一起产生的力。静摩擦力的产生有多种原因，但是卡西米尔力是其中重要的部分。陈博士说：“许多人想过很多方法来来减小静摩擦力，而我们的研究就提供了一种可能。”

卡西米尔力的发现是颇具历史性的，早在1948年荷兰物理学家卡西米尔就第一次预言十分接近的物体存在相互吸引的力，而在几十年后的1996年，华盛顿大学的物理学家斯蒂文·拉莫雷奥科斯（Steve Lamoreaux）才第一次利用仪器精确的测量出卡西米尔力 的大小。2001年佛罗里达大学的陈虎贲博士和来自贝尔实验室的成员在科学杂志上发表了关于利用卡西米尔力操纵悬空小球控制微型跷跷板的论文，这是第一次实验证明了卡西米尔力对微电子仪器存在着影响。

而在最近的研究中，科学家将原先的金属平板进行了很大程度的形变，使其像一种三维的梳子，再将这种情况下的卡西米尔力同原先形状下产生的力进行比较。“其结果是虽然卡西米尔力变小了，但和我们预想的大小并不一致。” 陈博士说，同时他提到，当我们减小一半的金属接触面积时，卡西米尔力，也仅仅能够减少原先的百分之三十到四十。这说明力的改变不仅和其物理形状有关，更与金属的粒子几何排布有关，而这方面的实验还有待在未来进行研究。（小尔）

注：1纳米=1毫微米=10米(既十亿分之一米),约为10个原子的长度。