这是最基本的过程——海洋和湖泊表面的水蒸发，早晨阳光下的雾气燃烧，咸水池塘的干燥留下固体盐。
蒸发在我们身边无处不在，自从我们存在以来，人类就一直在观察并利用它。
然而，事实证明，我们一直忽略了这幅图景的一个主要部分。
在一系列煞费苦心的精确实验中，麻省理工学院的一组研究人员已经证明，热量并不是导致水蒸发的唯一原因。
光线照射在水面上空气和水的交汇处，可以将水分子分解并漂浮到空气中，在没有任何热源的情况下导致蒸发。
这一惊人的新发现可能会产生广泛的重大影响。
它可以帮助解释多年来关于阳光如何影响云的神秘测量，从而影响气候变化对云量和降水影响的计算。
它还可能导致设计工业过程的新方法，如太阳能脱盐或材料干燥。
卡尔·理查德·索德伯格动力工程教授陈刚、博士后吕光新和屠耀东以及研究生詹姆斯·张在今天的《美国国家科学院院刊》上发表了一篇论文，描述了这些发现，以及许多不同的证据，证明了这一现象的真实性及其工作原理的细节。
这组作者说，他们的研究表明，这种效应应该在自然界广泛存在——从云到雾，再到海洋、土壤和植物的表面——而且它还可能导致新的实际应用，包括在能源和清洁水生产方面。
“我认为这有很多应用，”陈说。
“我们正在探索所有这些不同的方向。
当然，它也会影响基础科学，比如云对气候的影响，因为云是气候模型中最不确定的方面。
”一个新发现的现象这项新工作建立在去年报道的一项研究的基础上，该研究描述了这种新的“光分子效应”，但仅在非常特殊的条件下:在特殊制备的水凝胶表面浸水。
在这项新研究中，研究人员证明水凝胶对该过程不是必需的;它发生在任何暴露在光线下的水面，无论是像水体那样的平面，还是像云蒸气那样的曲面。
由于这种效应是如此出人意料，研究小组努力用尽可能多的不同证据来证明它的存在。
在这项研究中，他们报告了他们进行的14种不同的测试和测量，以确定水确实在蒸发——也就是说，水分子从水面上脱落并飘到空气中——仅仅是因为光，而不是热，这是长期以来被认为是唯一涉及的机制。
在不同条件下进行的四种不同的实验中，有一个关键的指标是，当水在可见光下开始从测试容器中蒸发时，测量到的水面以上的空气温度会冷却下来，然后趋于稳定，这表明热能并不是这种效应背后的驱动力。
其他关键指标包括蒸发效应的变化方式，这取决于光的角度、光的确切颜色和它的偏振。
这些变化的特征都不应该发生，因为在这些波长下，水几乎不吸收光——然而研究人员观察到了它们。
当光线以45度角照射水面时，效果最强。
它也是最强的，具有某种类型的极化，称为横向磁极化。
它在绿光下达到峰值——奇怪的是，绿光是水最透明的颜色，因此相互作用最少。
Chen和他的同事提出了一种物理机制，可以解释这种效应的角度和偏振依赖性，表明光子可以对水面上的水分子施加净力，足以使它们从水体中脱落。
但是他们还不能解释颜色依赖性，他们说这需要进一步的研究。
他们将这种现象命名为光电分子效应，与海因里希·赫兹在1887年发现并最终在1905年由阿尔伯特·爱因斯坦解释的光电效应类似。
这一效应是首次证明光也具有粒子特性，这在物理学中具有重大意义，并导致了各种各样的应用，包括led。
研究人员说，就像受到光子撞击的材料中的光电效应会将电子从原子中释放出来一样，光电分子效应表明光子可以从液体表面释放出整个分子。
普渡大学(Purdue University)机械工程教授阮秀林(Xiulin Ruan)没有参与这项研究，他说:“光而不是热导致蒸发的发现，为光-水相互作用提供了新的颠覆性知识。
”“它可以帮助我们对阳光如何与云、雾、海洋和其他自然水体相互作用以影响天气和气候有新的认识。
它在太阳能驱动的高性能海水淡化等方面具有重要的潜在实际应用价值。
这项研究是少数真正具有革命性的发现之一，这些发现不会立即被科学界广泛接受，但需要时间，有时需要很长时间才能得到证实。
”解决云难题这一发现可能会解开气候科学上一个长达80年的谜团。
对云如何吸收阳光的测量经常表明，它们吸收的阳光比传统物理学认为可能的要多。
这种效应造成的额外蒸发可以解释长期存在的差异，这是一个有争议的主题，因为这种测量很难进行。
“这些实验是基于卫星数据和飞行数据，”陈解释说。
“他们在云层的上方和下方飞行飞机，也有基于海洋温度和辐射平衡的数据。
他们都得出结论，云的吸收比理论所能计算的要多。
然而，由于云层的复杂性和进行这种测量的难度，研究人员一直在争论这种差异是否真实。
我们的发现表明，嘿，还有另一种云吸收机制，这是没有被解释的，这种机制可能解释了这些差异。
”陈说，他最近在美国物理学会的一次会议上谈到了这一现象，一位研究云和气候的物理学家说，他们从未考虑过这种可能性，这可能会影响云对气候复杂影响的计算。
研究小组利用发光二极管对人造云室进行了实验，他们观察到雾的加热，这是不应该发生的，因为水不吸收可见光谱。
他说:“这种加热可以更容易地用光电分子效应来解释。
”吕说，在众多证据中，“热水上方空气侧温度分布的平坦区域最容易让人类繁殖。
”他说，这种温度分布“是一个特征”，清楚地证明了这种影响。
Zhang补充说:“除了公认的热蒸发理论之外，如果不援引其他机制，很难解释这种平坦的温度分布是如何产生的。
”“它将许多人报告的太阳能脱盐装置联系在一起，”这再次显示了无法用热输入解释的蒸发速率。
其影响可能是巨大的。
在颜色、角度和偏振的最佳条件下，吕说，“蒸发速率是热极限的四倍。
”陈说，自从第一篇论文发表以来，已经有公司与该团队接洽，希望利用这种效应，包括在造纸厂蒸发糖浆和干燥纸张。
他说，最有可能的第一个应用将出现在太阳能脱盐系统或其他工业干燥过程领域。
“干燥消耗了20%的工业能源，”他指出。
由于这种效应是如此新颖和出乎意料，陈说:“这种现象应该是非常普遍的，我们的实验只是一个开始。
”证明和量化效果所需的实验非常耗时。
“有很多变数，从理解水本身，到扩展到其他材料，其他液体甚至固体，”他说。
“手稿中的观察结果指出了一种新的物理机制，它从根本上改变了我们对蒸发动力学的看法，”乔治亚理工学院机械工程副教授香农·伊(Shannon Yee)说，她没有参与这项工作。
他补充说:“谁会想到我们还在学习像水蒸发这样日常的东西呢?”“我认为这项工作在科学上非常重要，因为它提出了一种新的机制，”阿尔伯塔大学杰出教授珍妮特·A.W.埃利奥特说，她也没有参与这项工作。
“它也可能对技术和我们对自然的理解具有实际意义，因为水的蒸发无处不在，而且这种效应似乎比已知的热机制提供了更高的蒸发速率。
”我的总体印象是这项工作很出色。
它似乎是精心完成的，许多精确的实验相互支持。
”这项工作得到了麻省理工学院玻色奖的部分支持。
作者目前正在研究利用这种效应进行海水淡化的方法，该项目由Abdul Latif Jameel水与食品系统实验室和麻省理工学院umrp项目资助。