热力学定律被打破了？美国发现形状恢复液体，但没有任何用处！

以下文章来源于徐德文科学频道，作者徐德文

麻省大学阿默斯特分校物理学家团队发现了一种挑战热力学基本原理的"形状恢复液体"！这项颠覆物理学常识的研究已发表在享有盛誉的《自然-物理学》杂志上，或将重新定义我们对液体行为的理解！

一个普通的实验室意外，一位好奇的研究生，一个不应该存在的希腊瓮形状——这些元素组合在一起，创造了科学界的一次小小震动。为什么这项发现如此特别？因为它似乎在特定条件下"弯曲"热力学定律，这些定律可是被认为是物理学中最坚不可摧的基本原则之一！

🤔 到底发生了什么？

完全是意外！麻省大学研究生Anthony Raykh只是在尝试用磁化镍颗粒制作油水乳化混合物。他期望得到一种均匀混合的液体，却发现无论怎么摇晃，液体总是分离并形成一个漂亮的希腊瓮形状。一个简单实验，一个意外结果，科学就是这么有趣！

油和水不是无法混合的吗？这有什么特别的？

正常情况下，油水确实会分离。但添加特殊颗粒（乳化剂）通常会帮助它们混合——这就是为什么蛋黄酱能保持稳定。但在这个实验中，磁化的镍颗粒不仅没有帮助混合，反而创造出一个稳定的、形状独特的分离状态。更神奇的是，无论怎么摇晃，这个形状都会自动恢复！

🧪 科学原理是什么？

热力学告诉我们能量流动的方向和物质的平衡状态。按理说，这种混合物应该要么完全混合，要么简单地分层。但磁性颗粒的特殊排列创造了第三种可能——一个稳定的、非平面的界面形状！这种颗粒不是降低界面张力（正常乳化剂的做法），而是增加了它，这完全颠覆了传统理解！

所以是磁力"打破"了规则？

没错！磁化的镍颗粒在液体界面形成一个"皮肤"，它们之间的磁性相互作用创造了足够强的力量，能够抵抗常规热力学趋势。想象一下，这些微小颗粒像是手拉手形成一个网络，强大到能够拉住整个液体形成一个优雅的曲线！

这么酷的发现一定有很多应用吧？

太遗憾了！研究团队表示这个发现还没有明确的实际应用。科学有时就是这样——最令人惊讶的发现可能一开始看起来毫无用处。但这并不意味着它将来不会有价值。今天的科学好奇心可能成为明天技术创新的种子！

那科学家们为什么还要研究它？

因为好奇心和突破边界的渴望！正如UMass教授Thomas Russell所说：当你看到一些不应该可能的事情，你必须调查。这种基础研究可能会启发未来的智能流体、可编程材料或磁控系统。而且，了解例外情况往往能帮助我们更深入理解规则本身！

研究人员怎么确定这不是实验错误？

他们与塔夫茨大学和锡拉丘兹大学的团队合作，进行计算机模拟和详细建模。他们反复测试，发现这种现象是可重复的——每次混合物被摇晃后，瓮状形状都会以惊人的精度重现。多机构合作和多种验证方法确保了结果的可靠性！

如果我想在家里重现这个实验，可以吗？

理论上可以，但你需要特殊的磁化镍颗粒（尺寸为5-15微米和20纳米）和适当的有机溶剂。这不是用厨房油和水就能完成的简单实验！而且，请记住，实验室实验应该在专业指导下进行，特别是涉及到化学物质时。

"形状恢复液体"研究，向我们展示了科学的魅力所在——有时最意外的发现会挑战我们最基本的认知。虽然这种奇特的液体行为目前没有明确的实际应用，但它打开了理解材料行为的新视角，或许有一天，这种看似无用的科学好奇心会帮助我们创造出全新的材料和技术。

物理学的边界正在不断被推进，而最大的突破往往来自于那些最初看起来"不可能"的观察结果。这提醒我们，保持好奇心和开放思想对科学探索至关重要！

参考文献：

Raykh, A., Paulsen, J.D., McGlasson, A., et al. (2025). Shape-recovering liquids.Nature Physics.

McRae, M. (2025, April 10). This Bizarre Shape-Shifting Liquid Bends The Laws of Thermodynamics.Physics.

Amiri, A. (2025, May 18). A Massachusetts Student Accidentally Broke the Laws of Thermodynamics—and No One Can Explain How.The Daily Galaxy.