章彥博2019-03-16 13:09:05

上個世紀，科學家發射了一顆深空探測器——伽利略號：

其中的一個重要部件，就是它的天線。由於天線巨大，所以在地面上是處於摺疊的狀態，到了太空再去開啟。

然而，到了太空之後，科學家發現天線怎麼都沒法開啟。雖然在地面上一定做過了大量的測試，可是到了太空卻出了問題。

問題出在哪裡呢？問題就在於「冷焊」。摺疊的天線在太空中自己焊接到了一起，沒法打開了。

在太空中，兩個潔淨的金屬放在一起，就會自動的焊接到一起，這就是「冷焊」。

著名物理學家理查德·費曼曾給出了一個形象的解釋：

這個難以置信的現象之所以發生，是因為相互接觸的原子都是同一種類型的。這些原子沒法「區分」自己到底是在哪一片金屬之中。當存在其它原子，比如氧化層、雜質之時，原子就可以「區分」自己的「陣營」了。

——理查德·費曼，《費恩曼物理學講義》，12-2

費曼的說法，雖然看似主觀，但卻涉及到了物理學的一個核心概念——對稱性。區域性的兩片金屬是「對稱」的，其中的原子都是可以互換的。這時就從原理上就無法劃分出邊界，進而，兩片金屬就成了同一個東西。

從固體物理的角度看，所有的金屬都是由原子組成的，原子組成晶格，晶格產生晶體，進而組成大塊的金屬。

乾淨的金屬表面相接，原子距離只要足夠近，就可以「連結」在一起。實際上是進入了勢能場的極小點，從而被固定了起來。

在太空中，金屬表面非常乾淨，沒有氧化層，也沒有氣體，所以連線在一起之後，就非常容易發生冷焊。

冷焊在奈米加工中非常有用。兩根金絲在非常低的壓力之下，就可以發生冷焊。而且接觸點的晶向完全一致，從而擁有非常完美的機械效能。