科普吧 | 新动力？活的超流体

2022-3-16 15:28| 发布者: weixin| 查看: 280| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 对于流体，摩擦力是由粘度决定的。流体中摩擦力越小，粘度就越低。

我们知道，细菌无处不在，他们能引起许多问题。它们能让我们生病，也是我们消化系统里的益生生物，他们甚至能“无视”物理定律制造出一种可以驱动机器的流体。

对于流体，摩擦力是由粘度决定的。流体中摩擦力越小，粘度就越低。超流体是一种物质状态，特点是完全缺乏黏性。如果将超流体放置于环状的容器中，由于没有摩擦力，其动量不会在运动时减少，它可以永无止尽地流动。例如液态氦在2.17K以下时，内摩擦系数变为零，液态氦可以流过半径为10-5cm的小孔或毛细管，这种现象叫做超流现象，这种液体叫做超流体。

通常情况下，只有液氮有这种性质。科学家现在已经在水中观察到这种现象，但这当然不是普通的水，而是充满大肠杆菌的水。虽然平常我们对这种细菌的印象并不好，但是它们总还是有用的。平常，如果把微小物质放进水中，水的运动会减慢，这是因为这些小颗粒表面会产生额外的摩擦力，提高流体的粘度意味着需要更多能量让其持续运动。但加入微生物，就并非如此了。当你把大肠杆菌放到水里，它们会游起来，无规则动向。但是当它们达到一定的密度，身体产生的波动会影响其他细菌的游动方向。于是，他们的游动会产生一种集体性质。水中有10％-20％的细菌时，它们开始形成小涡流，但此时他们的运动方向还是随机的。这时如果你外加一个力，比如把这种水夹在显微镜的玻片之间，这种运动就会变得规则。玻片平展的力使得所有细菌的集体运动统一，向一个方向运动，这种推动力让水展现出超流体的性质。

专家们对于这种现象背后的具体物理原理尚不清楚，但是现象是真实的，这种生物超流体有一种成为“燃料”的潜力。当然，问题在于这种生命体需要持续的养料供给，这种充能虽然过程简单，但风险高。

总之，细菌驱动的超流体是一个新出现的事物，他们的特性使得在空间中不需要外力而自由移动。所以，他们或许可以用来清理洒出来的污染物。但现在，我们只能朝那个方向去发展。

来源：东大科协微信公众号（ID：neusast），作者：穆琳。

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