完了，物理学大厦崩塌了？美国加热黄金到19000℃，竟还是固体！

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啥高熵值？你自己贴过的东西都不看吗，保持固态是因为超快瞬态熵始终低于液体的熵

什么叫“超快瞬态熵”？

就是金箔内部根本不混乱，没达到液态混乱度

[japamer]

1988年，物理学家提出了一个著名的理论，叫做“熵灾难”（entropy catastrophe）。你可以把它通俗地理解为一个“物质熔化的终极死线”。这个理论认为，任何固体，无论你用多快的速度给它加热，一旦温度高到某个极限（大约是其熔点的3倍），它内部的混乱程度（也就是“熵”）就会达到和液体一样的水平，此时它将不可避免地、瞬间地、灾难性地熔化。

为什么“大约是其熔点的3倍”？理论强加的吗？
也许对于金，是30倍。
金，千年不变；而其它一般金属早变了。

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测试3个步骤：

1. “加热”：科学家用一束超强超快的激光，在万亿分之一秒内，闪电般地轰击一片比头发丝还薄的金箔。

2. “测速”：紧接着，另一束更亮的X射线脉冲（来自LCLS）穿过这片被加热的金箔。温度越高，金原子振动得越快。X射线撞上这些狂飙的原子后，就像交警的雷达测速枪一样，其频率会发生微小的改变（多普勒效应）。

3. “读数”：通过分析X射线的频率变化，科学家就能反推出原子的振动速度，从而精确地计算出金箔的实时温度。

原子振动非常剧烈了，温度达到19000度，原子晶格还是稳定的

[dfc8622]

超快瞬态下的系统熵，此状态下晶格振动剧烈，但来不及膨胀扩张。他们测量温度只是根据晶格振幅来确定的，如果按经典的膨胀系数方式测量，则金样品此时不再是19000度，也就在常温或稍高一点而已

什么叫“超快瞬态熵”？

就是金箔内部根本不混乱，没达到液态混乱度

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超快瞬态下的系统熵，此状态下晶格振动剧烈，但来不及膨胀扩张。他们测量温度只是根据晶格振幅来确定的，如果按经典的膨胀系数方式测量，则金样品此时不再是19000度，也就在常温或稍高一点而已

温度是代表原子运动的剧烈程度，就是代表能量都被原子吸收了，他们这么测温度也没啥问题

熵和温度是直接相关的

达到这个温度，原子晶格结构也不一定马上被破坏，没准还有能超过自身融化温度很多倍，还能坚持更长时间的物质

熵这个定义是有问题的，说明原子吸收远远超过自身融化温度的能量之后，是不是马上晶格被破坏，变成无序，根本不是和熵直接相关的，是和原子超高温下稳定度相关的

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原子晶格结构吸收能量之后的稳定性，决定了系统混乱度，和熵没啥关系

吸收大量能量，温度很高，原子晶格结构还能维持稳定，系统混乱度就没有成比例上升，熵的定义就是有问题的

[dfc8622]

你没搞懂我的意思，我所表达的是超快系统实际对应的是一种非平衡态，其并不符合经典系统所必须遵循的晶格振动-膨胀两者之间的关联

“温度是代表原子运动的剧烈程度”，这是中学生的理解程度，学过量子统计物理后就知道它有多么不严谨了

另外经典熵定义没有任何问题，它描述的是孤立系统平衡态之间的转变，其适用条件并不同于本论文的研究

温度是代表原子运动的剧烈程度，就是代表能量都被原子吸收了，他们这么测温度也没啥问题

熵和温度是直接相关的

达到这个温度，原子晶格结构也不一定马上被破坏，没准还有能超过自身融化温度很多倍，还能坚持更长时间的物质

熵这个定义是有问题的，说明原子吸收远远超过自身融化温度的能量之后，是不是马上晶格被破坏，变成无序，根本不是和熵直接相关的，是和原子超高温下稳定度相关的

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你没搞懂我的意思，我所表达的是超快系统实际对应的是一种非平衡态，其并不符合经典系统所必须遵循的晶格振动-膨胀两者之间的关联

“温度是代表原子运动的剧烈程度”，这是中学生的理解程度，学过量子统计物理后就知道它有多么不严谨了

另外经典熵定义没有任何问题，它描述的是孤立系统平衡态之间的转变，其适用条件并不同于本论文的研究

哪里去找完全孤立系统

吸收了激光能量，金箔就是孤立系统

[dfc8622]

你当然可以把处于激发态的金箔看成孤立系统，这就回到了之前所说的超快非平衡态下的固体熵实际低于液体熵了

哪里去找完全孤立系统

吸收了激光能量，金箔就是孤立系统

[bsmile]

科学家们刚刚发现，当把一块黄金加热到比太阳表面还热三倍的19000度时，它居然没有熔化，还是依旧保持固态！

这简直逆了个天！但你并没有看错，这是7月23日发表在顶刊《自然》上的真实研究成果。这一发现，就像一颗重磅炸弹，直接挑战了物理学界一个长达40年的“金科玉律”，很可能将改写未来的物理教科书。

你的第一反应可能是：这怎么可能？这不是违背热力学定律了吗？

别急，让我们一步步揭开这个惊人实验背后的秘密。

◆ 01一个被奉为圭臬的“熵灾”预言

首先，我们得知道科学家们这次挑战的是什么。

1988年，物理学家提出了一个著名的理论，叫做“熵灾难”（entropy catastrophe）。你可以把它通俗地理解为一个“物质熔化的终极死线”。这个理论认为，任何固体，无论你用多快的速度给它加热，一旦温度高到某个极限（大约是其熔点的3倍），它内部的混乱程度（也就是“熵”）就会达到和液体一样的水平，此时它将不可避免地、瞬间地、灾难性地熔化。

40年来，这个理论就像一个“物理预言”，是高温物理研究中一个公认的边界。没人想过，这个边界竟然可以被打破。

◆ 02如何给一万九千度的原子测体温？

要挑战这个极限，首先你得有个能精确测量极端高温的“神器”。

但要给几万度的物质测温压根不现实，因为普通温度计远远达不到这个温度就已经灰飞烟灭了。这也是几十年来困扰科学家的难题：我们能创造极端高温，却很难精确测量它的温度，误差大到“估算基本靠猜” 。

而这次，来自SLAC国家加速器实验室、内华达大学等机构的顶尖科学家们，发明了一种全新的测温方法。他们使用的设备堪称“美国重器”——直线相干光源（LCLS）。

整个过程如同一次精密的“原子狙击”：

1. “加热”：科学家用一束超强超快的激光，在万亿分之一秒内，闪电般地轰击一片比头发丝还薄的金箔。

2. “测速”：紧接着，另一束更亮的X射线脉冲（来自LCLS）穿过这片被加热的金箔。温度越高，金原子振动得越快。X射线撞上这些狂飙的原子后，就像交警的雷达测速枪一样，其频率会发生微小的改变（多普勒效应）。

3. “读数”：通过分析X射线的频率变化，科学家就能反推出原子的振动速度，从而精确地计算出金箔的实时温度。

当他们用这双“火眼金睛”读出数据时，所有人都惊呆了——在好几个皮秒（1皮秒=1万亿分之一秒）的时间里，黄金的温度飙升到了19000开尔文（约等于19000摄氏度），是其正常熔点（约1337K）的14倍，但X射线衍射图明确显示，它的晶体结构依然完整，它居然还是固体！

“熵灾”预言，在这一刻被彻底打破。




◆ 03 为什么它没有熔化？答案是：快！

为什么黄金没有熔化？难道是热力学第二定律失效了？

科学家解释说：我们可没有违反热力学第二定律，答案，就藏在一个字里——快。

天下武功，唯快不破。原来在物理世界，这句话同样适用。

这次的加热速度达到了惊人的每秒千万亿度（10¹⁵ K/s）。这是什么概念？它快到连黄金原子自己都“没反应过来”。

你可能做过这个实验，你迅速地从一桌铺着桌布的餐具下抽走桌布，如果速度够快，餐具会留在原地。这个实验异曲同工。

常规熔化：缓慢加热时，原子获得能量，开始剧烈振动，晶格膨胀，最终结构崩塌，变成液体。

超快加热：在万亿分之一秒的时间尺度上，能量瞬间注入，原子被“原地加热”，剧烈振动，但晶格根本来不及膨胀和扩张。由于没有膨胀，其内部的“熵”增长方式就和传统理论预言的完全不同，始终低于液体的熵，因此它成功地“欺骗”了熔化机制，在远超理论极限的温度下，维持了固态。

简单说，就是加热的速度，超越了物质膨胀和熔化的速度。

◆ 04 这项研究到底有什么用？

你可能会问，让黄金在超高温下不熔化，除了发一篇顶刊论文，对我们普通人有什么用？

用处太大了！这扇门一打开，后面可能是一个全新的世界。

1. “人造太阳”的催化剂：可控核聚变是人类的终极能源梦想。在聚变反应中，燃料靶丸就会被压缩到这种“温热稠密”的极端状态。能精确测量其温度，就能更好地设计反应路径，让人类离“人造太阳”更近一步。

2. 解密行星核心：地球、木星等行星的核心，就是超高压、超高温的物质。利用这项技术，我们可以在实验室里模拟这些条件，从而揭开宇宙深处的奥秘。

3. 创造“不可能”的材料：既然可以打破“熵灾”极限，意味着我们或许可以通过超快加热和冷却，创造出一些在自然界不存在的、拥有奇异特性的新材料。

每一次我们以为抵达了知识的边界，其实只是推开了一扇通往新世界的大门。 这项研究不仅颠覆了我们对物质熔化的传统认知，更提供了一个前所未有的强大工具，让我们得以窥探和驾驭极端世界。




参考文献：

White, T.G., Griffin, T.D., Haden, D. et al. Superheating gold beyond the predicted entropy catastrophe threshold. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09253-y

熵增是对准静系统而言的，快光子轰击是极度的非平衡系统，难能够这么乱套的。

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熵增是对准静系统而言的，快光子轰击是极度的非平衡系统，难能够这么乱套的。

这不过是开始

宇宙里很可能有特殊晶格结构的合金，比黄金还能在超高温下更稳定，保存固态时间更长。

黄金能这样，应该和晶格结构有关

如果有这样的合金，就不是超快了。

没这样物质，来地球的UFO外星人穿越恒星系统，如何保证安全，金属融点都是有限的

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超高温能在一段时间保持稳定，还能在低温长时间加热融化，便于铸造。固态墒高于液态墒，没这样东西，星际旅行不是太危险？

黄金虽然只有几p秒，说明可以有这样的晶格结构

[sunfish]

只要足够快，帕克飞行器也是可以穿越炽热的太阳的。

只要足够快，理论上我老可以杀太阳个七进七出.lol

[redot]

哗众取宠吧？ 这个没有违背物理定律
温度，不是一个积累量
热量是。。。。。
状态的改变不是单一参数决定的。。。

[pertain99]

你啥水平？不同的起点决定了需要看怎样的书。

水平只有一层楼，高中学完物理就没有再学过了。

[omicron]

地球黄金是来自外星，宇宙里也是稀缺资源

据说远古外星人来地球挖黄金，造星际飞船，顺带做试验，改造人类

人类奇怪的痴迷黄金，来自那时候的记忆

苏美尔人有一个传说，在远古时期一群来自天上的阿努纳奇人改造了人类，把当时的人类改造的像阿努纳奇人一样，并且变得更加聪明，苏美尔人此后便帮他们挖掘黄金，并一直保留着向神贡献黄金的传统。

[omicron]

试验一直加热到金箔融化，如果融化前停止，可能以金的延展性，不会融化了

这样不就等于固态金的熵，大于液态金了？

[dfc8622]

麻痹的，怎么还在纠结这个问题，前边不是说清楚了吗，就是一种非平衡态问题

经典熵定义没任何问题，它讲的是孤立系统平衡态之间的转变，但这种简化的描述不适用于论文研究的系统，因为金箔受飞秒激光轰击后产生的激发瞬态，远没有达到经典熵定义适用范畴的准热力学平衡态，这可使超快瞬态固体熵低于液体熵的同时，基本保持了高温晶体结构

[弃婴千枝]

这里全是民科，上窜下跳地

你跟民科讨论这个有意思吗？

麻痹的，怎么还在纠结这个问题，前边不是说清楚了吗，就是一种非平衡态问题

经典熵定义没任何问题，它讲的是孤立系统平衡态之间的转变，但这种简化的描述不适用于论文研究的系统，因为金箔受飞秒激光轰击后产生的激发瞬态，远没有达到经典熵定义适用范畴的准热力学平衡态，这可使超快瞬态固体熵低于液体熵的同时，基本保持了高温晶体结构

[dfc8622]

原来如此，难怪敢妄言物理学大厦崩塌

这里全是民科，上窜下跳地

你跟民科讨论这个有意思吗？