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在生活中，我们知道水很容易就从水龙头涌出，而蜂蜜则会从汤匙上缓缓滴下来。这是因为这两种液体有着非常不同的粘度——流体受到液体分子之间的作用而产生的阻力。粘度越低的流体，流动性越佳。这是大家都知道的。 但到了20世纪的时候，物理学家有一个惊人的发现，那就是存着粘度为零的液体——极低温的液氦。氦气是已知少数几个永远不会变成固体的元素，即使是在非常低温的条件下也会保持在液态的形式。 当温度逐渐降低到接近绝对零度的时候，大约在零下271摄氏度时，液氦的行为开始变得超现实。没有任何无盖的容器可以容纳它，因为它可以“抵抗引力”沿着容壁溢出来。在1937年，俄罗斯和美国的物理学家分别独立发现这是一种新的物质形态：超流体。 △ 在极低温的条件下，液氦会变成超液氦，并且有着惊人的性质。比如它会从容器中溢出。（图片来源：BBC4） 为了描述超流氦的“零粘度”行为，物理学家通常用一杯茶中发生的事来做类比。 试想一下，如果你用茶匙搅拌一杯茶，接着把茶匙拿走。你会看到整杯茶在旋流，但事实上在茶杯的杯壁上，茶是静止的，因为它被卡住了。由于摩擦的作用，当茶在旋转的时候，相邻的流体层间会相互抑制。这个“边界层”（boundary layer，由黏滞力引起）很快就会使茶停止流动。在下面的GIF中，可以很清晰的看到在普通流体中发生的事情： △ 注意茶杯杯壁所发生的事情：边界层的箭头大小代表了流动速度的快慢，随着时间流逝，整杯茶最终会停止旋转。（图片来源：Newcastle University/YouTube） 到这里，都没有什么问题。但如果把茶换成超流氦，又会发生什么？由于没有摩擦和边界层，液体会一直保持旋流。至少在过去我们是这么认为的。这个现象在一个完美的光滑表面上的确是正确的。 △ 在超流体的情况中，没有边界层，流体会一直流动下去。在完美光滑的杯壁下，这的确是事实。（图片来源：Newcastle University/YouTube） 英国纽卡斯尔大学的数学家George Stagg和他的同事想要知道在现实的情况中，又会发生什么？他们利用描述超流体流动的量子力学方程（即Gross–Pitaevskii方程）来模拟杯中的超流体，意外地发现超流体的确有“涌现”的粘度，这是由它和杯壁之间的作用所引起的。现实中，这种“永恒的流动”并不存在。 △ 在茶杯的杯壁并不是完美光滑的现实情况下会发生什么？Stagg利用量子力学方程来模拟杯中的超流体。（图片来源：Newcastle University/YouTube） |
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