科学家们发现了一种改变游戏规则的现象，这是对已有200年历史的傅里叶定律的挑战。 这个定律，就像物理世界的定律一样，一直支配着固体材料中热量的传递方式。 傅里叶定律以其深刻的洞察力，描述了热量是如何通过固体材料传递的：分子振动，电子穿梭，使热量从物体的暖端流向冷端，其速度与温差和热流面积密切相关。
然而，科学的界限总是受到挑战。 近几十年来的研究表明，在微观纳米尺度上，这种经典的扩散模型失败了。 傅里叶定律无法在纳米尺度上以固态移动热量，就像在物理世界的坚实基础上撕开一个洞。
马萨诸塞大学阿默斯特分校的高分子物理学家Kaikai Zheng和他的团队并不满足于现状，他们渴望探索这种傅立叶定律的例外是否在半透明聚合物和无机玻璃等透明材料中更大规模地存在。 这些材料虽然是半透明的，但允许某些波长的光通过，并且光被散射在其中，来自材料结构中的杂质**，就像夜空中的流星一样，虽然短暂但明亮。
这种散射现象让郑和他的团队提出了一个大胆的假设：除了通过固体材料扩散外，这些材料的半透明性是否也允许热能以热辐射的形式通过？ 辐射热，就像空气中的电磁波，尤其是红外辐射，默默地传递热量，比如我们感受到的太阳的温暖。
资深作者史蒂夫·格拉尼克（Steve Granick）也是马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的材料科学家，他很好奇：“如果热量可以以另一种方式传播，而不仅仅是人们认为的方式，那会怎样？ 这个问题就像一颗种子，深深地种在了研究团队的心中。
于是，他们开始了艰苦的实验。 他们夹住试纸并将它们一个接一个地挂在定制的真空室中，这消除了通过空气从材料中散热的可能性。 它们向材料发射瞬时激光脉冲以加热它们，并使用三种方法来测量热量如何通过每种材料：直接放置在材料表面的温度传感器，测量应用于样品的温度敏感涂层颜色变化的温度传感器，以及红外相机。
实验结果表明，热速率超过扩散速率，表明在热脉冲后的早期阶段，辐射对热通量的贡献非常大。 尽管辐射的相对贡献随着扩散的后期阶段占主导地位而减少，但它的存在不容忽视。
“这并不是说傅立叶定律是错误的，而是它没有解释我们在传热方面所看到的一切，”格拉尼克澄清道。 “这一发现就像一束光，照亮了我们对传热机制的理解。 半透明材料在内部辐射热量，因为结构缺陷充当吸热器和热源，使热量从一个点快速传播到另一个点，而不是缓慢传播。
他们的发现不仅对科学理论产生了深远的影响，而且可能为工程师提供新的设计思路。 他们的研究使我们更深入地了解了热量如何在固体中传播，大约在200年后，这种现象首次被用数学术语描述。 这是科学发展的一个里程碑，它不断挑战自我，探索未知的边界。