科學家目前已經知道，在單原子尺度范圍內，“溫度”變化不會帶來任何影響。但最近研究人員驚奇地發現，這一結論可以拓展到碳納米管這樣更大的尺度。《自然》網站最新報道說，英國薩里大學的Ortwin Hess和同事的有關研究結果即將發表在《物理學評論快報》上。新發現讓從事納米尺度器件研究的科學家們震驚，因為他們沒想到溫度會以這種方式表現。Ortwin Hess說：“我們現在正在制作納米器件，必須重新考慮有關溫度的問題。” 　　溫度是熱平衡系統冷熱程度的表示，如果兩個有交互作用的系統達成了熱平衡，那么這兩個系統被認為溫度相同。但對于非熱平衡系統來說，溫度的概念是沒有意義的。Ortwin Hess和同事發現，盡管經過很長時間以期讓一根10微米長的納米管達到熱平衡，在測量納米管一端的溫度后，再測量另一端的溫度，結果卻不一定相同。 　　英國牛津大學的物理化學家Peter Atkins說：“如果系統的尺度一直小到沒有溫度相關性，那么該系統性質的波動就是不可預測的，這對任何設備來說都具有負面沖擊。” 　　Ortwin Hess說，有關“溫度概念在宏觀物質世界和原子尺度之間的某一區域失去意義”的觀念并不多么新奇，但關鍵是如何精確確定出這一變化臨界點。該變化點既取決于材料的性質，也取決于它所負荷的熱量。但是，在特定的環境中測量一個較大實體的溫度可能是非常困難的，比如，一根10厘米長的硅晶體的溫度如果沒有超出絕對零度以上1度(-272℃)的話，此時該物體不包含熱能，那么該硅晶體的溫度是不可測量的。 　　Peter Atkins認為，在我們的日常生活中，溫度變化與熱傳導有關。在宏觀世界中，熱量從溫度高的系統流向溫度低的系統，因此當一個杯子中的熱量通過杯子傳遞到手指時，我們會感覺到杯子是熱的。而對于原子的尺度，溫度也用于描述熱量在數十億原子和分子間的分布。Peter Atkins指出，關鍵的問題是我們是用統計的方法來描述溫度的，所描述的對象擁有大量的粒子。對單個原子來說，這種方法就沒有意義，統計學只考慮在一定數量基礎上的對象，那么這個數量究竟應該是多少呢？ 　　Ortwin Hess的研究小組提出了這樣的問題，即一系列分離的小格子連結成一條線后在不同的溫度下是如何運動的？在宏觀世界里，這個小格子的溫度有一定的意義，因為它能說明熱量沿這條線流動的方向，最終這些小格子會達到熱平衡，所有格子的溫度都是一樣的。但是，物理學家將這個小格子越分越小，直到它們組成的長鏈無法達成熱平衡，因為統計波動是量子世界的固有本質。 　　在這種尺度限制范圍內，熱點緊靠冷點，但二者間沒有任何能量的交換。而且，在這一尺度范圍單個小格子的溫度可能會一直不可預測地波動。Ortwin Hess說：“這要歸結為量子不確定性原理。”Peter Atkins說：“對這一問題的分析還有些細微爭論，但看起來應該是正確的。” 　　Philip Moriarty是英國諾丁漢大學的納米技術專家，他說，Ortwin Hess等人的模式是一個相對簡單的近似。盡管需要在實驗室檢驗其對納米技術的實際意義，但有關溫度概念的尺度極限觀點是非常合理的。與之不同的是，Ortwin Hess堅持認為碳納米管與他們的數學模型非常一致，由碳原子排成的一根10微米長的線狀物包含有不足10萬個的碳原子。Peter Atkins同意這種觀點，他說這已經少到足以讓溫度概念變得不再重要。