絕對零度-273.15℃為啥有零有整?背后蘊藏的奧秘讓人不寒而栗!

漫酱~ 2023/01/09 檢舉 我要評論

絕對零度是物理學理論上的最低溫度,根據現有認知,沒有任何物體的溫度可以低于這個數值,只能無限向其靠近。從另一個角度來說, -273.15 度是永遠都不可能達到的最低溫度,這是溫度這一尺度向下的終點。曾有科學家下過推論,超越絕對零度的背后將是無盡的虛無。

如果對絕對零度沒有概念,來比對一下地球上溫度最低的地方——南極,南極是地球溫度的低谷,絕對的嚴寒籠罩在出現在這片被冰雪覆蓋的大陸上。根據記載, 南極的最低溫度是 -88.3℃ ,這是地球上能找到的與月球表面溫度最接近的地方低溫。月球背面的溫度將會低很多,估計能達到-183℃。太陽系的極寒之地海王星的溫度已經低至-240℃,那里是絕對的生命禁區,整個星球一片死寂,聽起來已經距離絕對零度十分接近了, 可數值上相差的十度在現實中卻是絕對的鴻溝。

想要了解,絕對零度就要從瑞典物理學家攝爾修斯開始說起,現在應用于全球的攝氏度計算法的起源就是來自于這位天才物理學家, 攝爾修斯通過對沸水的觀察,發現水沸騰后的溫度十分穩定,沸騰的水也將在熱量低催化下達到臨界值,開始由固態向氣態轉變。據此,攝爾修斯將標準大氣壓下的沸水溫度設定為0度,為了更加精確的衡量溫度的變化,攝爾修斯又將水凝結成冰時所需要的溫度定義為100度, 0 100 分成的 100 個等分便是 1 攝氏度,這就是最早攝氏度的雛形。

這種完全相反的計算方法有些別扭,是不是? 可在攝爾修斯看來,人類加熱所能產生的溫度將因能源被限制在一個天花板內,不會出現超高的溫度,但僅憑人體感知,就有許多比冰水還要寒冷的物體存在, 如此劃分溫度可以避免產生負數,在攝爾修斯看來,讓溫度產生負數是一件十分奇怪的事情,所欲最初的攝氏度與我們現在所使用溫度計算完全相反,數值與溫度的高低成反比,溫度越高數值越低。

隨著科技的進步,最初的攝氏度計量法已經逐漸跟不上時代的需求, 冶煉技術的進步和人類對宇宙認知的提高,讓人類發現越來越多原本難以想象的高溫。如果依然運用之前的溫度劃分方法十分別扭且不易進行計算, 後來的物理學家索性將原本的攝氏溫度計算法完全倒置,才最終形成了現在的攝氏度。

絕對零度的出現也是物理學的一個具有時代意義的進步,最初,物理學家們并沒有將物體的溫度與體積進行關聯, 直到 18 世紀 80 年代末,法國物理學家查爾斯在大量實驗中發現了氣體體積與溫度變化之間的聯系,這是人類第 1 次窺破熱脹冷縮的原理。

根據實驗數據可以得出溫度每提升一度, 空氣的體積將會增加 1/273.15 ,反之,溫度每降低一度,壓強不變的情況下,空氣的體積也將縮小 1/273.15 可問題來了,如果溫度真正的降到了273.15攝氏度時,將發生什麼呢? 這個看似很簡單的一個數學算式背后蘊藏的意義卻讓人不寒而栗,或許極寒的背后真的會如物理學公式推算的一般歸于虛無,這就是絕對零度的由來。

可這其中卻又有一個悖論,如果真的能達到極寒溫度,難道會讓能量守恒定律失效嗎?物理學的基礎理論是萬有引力且萬物有質量,難道溫度會打破能量守恒,讓一切歸于虛無嗎? 我們只能給予這樣的假定,即便是現在精確到小數點后兩位的 -273.15 攝氏度也仍然不夠精確。當溫度無限接近與絕對零度,小數點后面小小的一位數將成為無法逾越的鴻溝。

絕對零度就像絕對靜止一般,僅存在于理論之中。 

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