Einstein fridge

如果我有一座新冰箱——愛因斯坦冰箱

如果我有一座新冰箱——愛因斯坦冰箱

如果我有一座新冰箱——愛因斯坦冰箱

1926 年的某一天早晨,愛因斯坦一如往常的邊吃早餐邊看報紙,突然一則社會新聞讓他大為震驚:柏林有戶人家,包括七個小孩在內,竟然在睡夢中全部中毒身亡;原因是家中冰箱的壓縮機密封處破損,以致具有毒性的冷媒逸散出來。

「一定有更好的做法……」深感痛心的愛因斯坦明瞭,唯有發明不需壓縮機的冰箱,才能杜絕冷媒外逸,再造成更多傷亡。於是他立刻找上以前的學生西拉德 (Leo Szilard),希望設計出全新的冰箱。

西拉德此時才 28 歲,還只是個研究助理,之所以蒙大師欽點,是因為他四年前的博士論文讓愛因斯坦刮目相看。

西拉德。圖片來源: 維基百科
愛因斯坦。圖片來源: 維基百科

那篇論文探討物理學家馬克士威於 1867 年提出來的思想實驗,在這實驗中有個裝滿氣體的密閉容器,中間被一道閥門分成兩半。馬克士威想像有某種東西(後來被稱為「馬克士威的惡魔」(Maxwell’s demon)),它可以根據氣體分子的運動速度,選擇性地開關閥門,讓速度快的分子與速度慢的分子各自集中在左右兩邊,就可以打破熱力學第二定律,甚至創造出不用電的冰箱了。

這個思想實驗令物理學家頭痛不已。大家都知道不可能有任何機制可以違反熱力學第二定律,但要如何駁斥卻似乎又難以說得明白。西拉德的博士論文獲得極高評價,便是成功以資訊理論加以剖析;而今愛因斯坦之所以找西拉德一起設計新冰箱,或許就是因為這篇論文。

他們於 1926 年底就設計出完全沒有機械運動的冰箱,藉由熱源改變氨水、丁烷和水這三種液體的溫度與壓力,就可以達到吸熱的效果。這個設計後來便稱為「愛因斯坦冰箱」,因為沒有機械運動就大大減少破損之虞;就算萬一破損,這三種液體也都沒有毒性。

愛因斯坦-西拉德冰箱專利。圖片來源: 維基百科

之後他們又設計了兩款冰箱,一款利用甲醇蒸發吸熱,另一款利用電磁感應帶動液態金屬往復運動,取代傳統壓縮機。不過它們的成本與效能都比不上傳統壓縮機,因此後來無毒冷媒氟利昂 (Freon) 於 1930 年問世後,這三款冰箱就無人聞問了。

不過愛因斯坦與西拉德倒也沒有白忙一場,他們將專利售予瑞典的伊萊克斯公司 (Electrolux),拿到 750 美元。這筆錢讓猶太裔的西拉德得以在 1933 年納粹掌權後,趕緊遷到英國定居,並且幫助更多學者陸續逃離德國。

西拉德與愛因斯坦兩人的緣分也還沒結束。幾年之後,愛因斯坦將應西拉德之請,署名並轉交西拉德撰寫的一封信給美國總統羅斯福,從而開啟了「曼哈頓計畫」。

事實上不只原子彈,核能發電得以實現,也要歸功於西拉德想出核連鎖反應,而這竟來自他某次神奇的天啟經歷。這個故事就等下次再說了。

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