在麻省理工學院的一項開創性研究中，一個由Gang Chen教授領導的團隊揭示了一項變革性發現，該發現重新定義了對水如何蒸發的基本理解。傳統上，蒸發主要被認爲是由熱量驅動的熱過程。新研究引入了一個新概念：“光分子效應(photomolecular effect)”，在該效應中可見光，而不是熱，在蒸發中起著至關重要的作用。這一發現可能會顯著影響從氣候科學到工業過程的一切，並代表著我們對自然世界的理解的根本轉變。

對蒸發的新理解

幾個世紀以來，人們認爲水的蒸發幾乎完全由熱量驅動。無論是觀察晨露的幹燥還是工業幹燥的複雜過程，科學家和工程師都基于這一原則進行理解和設計。然而，麻省理工學院最近的發現挑戰了這一長期持有的信念，認爲光子——特別是那些橫向磁偏振的光子——可以直接從空氣-水界面中分離水分子，導致它們蒸發。

觀察到這種光分子效應取決于幾個因素：波長、入射角和光的偏振。研究人員發現，當水幾乎透明的綠光以45度角撞擊水面表面時，效果達到頂峰。這違背了之前的科學共識，即可見光與水的相互作用最小。

對氣候科學的影響

這一發現的最重要影響之一是它有可能解開氣候科學中一個有80年曆史的謎團。傳統模型一直難以准確解釋雲層吸收陽光的程度。觀測結果通常表明，雲層吸收的陽光比基于散裝水光學特性的現有理論所能解釋的要多。光分子效應可以解釋這種差異，可能導致更准確的氣候模型。

Gang Chen教授說，這一發現不僅要挑戰現有的範式，還要增強它們。了解光在分子水平上如何與水相互作用，使我們能夠重新審視和完善從氣候變化模型到水資源短缺方法的一切。

技術突破

麻省理工學院的團隊采用了細致而強大的實驗裝置，涉及14種不同的實驗，以確認光分子效應的存在。通過使用激光來操作和測量光對單個空氣-水界面的影響，他們證明了光本身可以在受控條件下誘導蒸發。拉曼和紅外吸收光譜等技術對于在光照下觀察水簇（water clusters）的形成和行爲至關重要。

此外，溫度測量起著舉足輕重的作用。在實驗期間，水面上方的溫度穩定甚至降低，而不是原來認爲的由于加熱而導致溫度上升，這突顯熱能不是觀測到的蒸發背後的驅動力。

工業和環境應用

光分子效應的潛在應用是廣泛而多樣的。在幹燥是該過程關鍵部分的行業中，例如造紙或從海水生産鹽，這一發現可以通過利用光而不是熱的特定特性來提高能效的方法。

此外，這些發現直接應用于太陽能海水淡化系統，這些系統可以提高效率和成本效益，從而以可持續的方式解決嚴重的缺水問題。

具有廣泛影響的範式轉變

光分子效應的發現生動地提醒了日常現象中仍然存在的未知因素。相關研究人員指出的，“這項研究是罕見的一組真正革命性發現之一，不僅邀請我們重新思考既有知識，還爲技術創新打開了新的大門。”

有些公司已經開始聯系麻省理工學院團隊，希望將光分子效應用于商業應用。興趣跨越各個行業，表明這一發現的廣泛潛在影響。

隨著科學界繼續消化和借鑒這些發現，光分子發現的影響預計將波及多個科學和工業領域。從更好地了解地球的氣候系統到徹底改變工業過程，證明光可以直接導致水蒸發的影響既深刻又廣泛。