教科書要改寫？美國發明無齒齒輪，中國發明5000年的齒輪變天了？

你能想象沒有齒的齒輪嗎？

2026年1月13日，物理學頂級期刊《物理評論快報》刊登了一項可能改寫機械教科書的重磅成果。美國紐約大學（NYU）及其上海分校張駿教授、Leif Ristroph副教授領銜的團隊，成功研發出顛覆性的“流體齒輪”。這項發明徹底拋棄了實體齒輪的咬合結構，實現了“隔空傳力”。它或許意味著，困擾人類數千年的機械磨損與卡頓噩夢，即將終結。

01、一部齒輪史，半部文明史

要理解這項發明的含金量，得先往回看5000年。

早在公元前3000年，中國古人就在戰車上使用了齒輪；古希臘人造出了安提基特拉機械來預測星象。從工業革命的蒸汽機到如今的精密機器人，齒輪一直是工業文明的心臟。但這顆心臟有個致命缺陷：硬碰硬

不管是木頭、金屬還是塑料，傳統的齒輪必須“牙咬牙”。只要有一顆沙粒掉進去，或者齒距哪怕偏差了一毫米，整個系統就會卡死、崩裂。正所謂：剛極易折。

02、上善若水的機械革命

紐約大學的科學家們突發奇想：如果齒輪沒有牙齒，還會壞嗎？

他們找來兩個光溜溜的圓柱體，把它們丟進一種粘稠的甘油水溶液里。神奇的一幕發生了：

當科學家驅動其中一個圓柱體（主動輪）旋轉時，周圍的液體被攪動了起來。這些液體并沒有四散逃逸，而是形成了一股定向的渦流，像一只無形的大手，穩穩地抓住了旁邊那個原本靜止的圓柱體（被動輪），推著它一起轉動。

03、大象無形：看不見的“幽靈齒”

最讓人拍案叫絕的，是這杯水里的“微操”。

實驗發現，當兩個圓柱體靠得很近時，中間的流體就會形成一個個微小的渦旋，這些渦旋就像是“液態的牙齒”。它們在兩個圓柱之間緊密咬合，推動被動輪反向旋轉。

這不就是標準齒輪的工作模式嗎？唯一的區別是，中間沒有金屬撞擊的噪音，只有流體的靜謐流動。

但好戲還在后頭。

當科學家把兩個圓柱體的距離拉遠，或者讓主動輪轉得飛快時，流體的性格突然變了。原本咬合的“液態牙齒”消失了，流線變成了一條條環繞的閉環，像一根隱形的皮帶，緊緊裹住了兩個圓柱體，帶著被動輪同向旋轉

此時，它不再是齒輪，而瞬間變身成了滑輪和傳送帶。

一套裝置，既能像齒輪一樣咬合，又能像皮帶一樣傳動，切換只需調整距離或轉速。這種“可編程”的機械特性，是傳統固體齒輪做夢都不敢想的。

這一刻，物理學展示了它的終極浪漫：天下之至柔，馳騁天下之至堅。

04、永不磨損的未來

這項技術的殺手锏在于“無接觸”。

因為兩個轉子之間永遠隔著一層流體，理論上，這種齒輪永遠不會磨損

傳統的機械齒輪最怕進沙子，一粒沙就能毀掉一臺發動機。但在流體齒輪里，沙子只是過客。異物會順著流體滑走，系統照轉不誤。

Ristroph 教授自豪地說：流體齒輪沒有卡死的煩惱。

這簡直是為未來機器人量身定做的。試想一下，未來的火星探測器、深海機器人，或者是植入人體的微型醫療設備，它們不再需要潤滑油，不再擔心磨損，甚至可以由柔軟的材料制成，在極其惡劣的環境中如魚得水。

雖然目前這項技術還處于實驗室階段，尚未應用到你的汽車變速箱里，但它打開了一扇大門。它告訴我們，驅動世界的未必非得是鋼鐵的咆哮，也可以是流體的低語。

畢竟，再堅硬的牙齒也會脫落，唯有水流，生生不息。

參考文獻：

1. Smith, J. E., Ristroph, L., & Zhang, J. (2026). Hydrodynamic Spin-Coupling of Rotors.Physical Review Letters, 136, 024001.