聲子散射

想像把一顆彈珠滾過一塊完美平滑的地板：它會一直滑下去、滑下去。現在往地板上撒些石子、裂縫，再放些別的滾動的彈珠，你這顆彈珠就會不斷被撞偏，旅程變慢。聲子散射對於穿過固體的那一份份熱而言，正是這麼回事：就是那些讓它們偏向、使它們無法筆直滑過的東西。

一個攜帶著熱的聲子，可以被幾種方式撞離它的路徑。它可以撞上一個缺陷或一個缺失的原子，可以從晶體的邊界彈開，可以和一個質量不同的雜質原子相碰，也可以一頭撞上另一個聲子。每一次散射都把能量改個方向，而一個聲子在兩次這種事件之間平均走過的距離，就是它的平均自由程。散射越多，這段路程就越短，熱也就越難從熱端走到冷端。

聲子散射之所以重要，是因為它是決定材料熱導率的那道瓶頸——而工程師會刻意利用它。要造一種能維持溫差的好熱電材料，你想要使勁散射聲子，同時卻讓電子自由流動。微妙之處在於：奇怪的是，有些散射根本不妨礙熱：只有那些真正翻轉動量的種類，比如倒逆過程，才真正製造出熱阻。