連光也能凍住,零下273.15度的絕對零度,究竟有多可怕?

网瘾少女 2022/10/17 檢舉 我要評論

我們人類對于溫度的感受那可是非常敏感的,要不然對火星跟冥王星的探索早不在話下了,很明顯,溫度太高或者太低都容易讓人接受不了,一旦溫度過高或過低的話,還會對我們的身體造成一定影響。然而目前發現的最高溫度為140000…后面好幾個零,具體數字為1.4億億億億℃。

有最高溫自然就要有最低溫,現在公認的最低溫只有零下273.15℃,也就是我們經常說的絕對零度,相比而言,這二者之間的差距實在是太大了,最低溫不是一星半點的low,但實際上的最低溫卻比最高溫要恐怖的多,連光都會「凍住」?這究竟是怎麼回事呢?下面我們一起來看看。

理論上的絕對零度處于絕對靜止的狀態。

我們對溫度最直接的感受就是冷和熱,但這只是身體對于外界的一種感知,并不是溫度的本質,溫度的本質是粒子的運動。

從微觀角度上來看,宇宙中的一切物質都是由粒子組成的,所有的粒子無時無刻都在做著無規則運動,而粒子運動越快,溫度就越高,這也就是說在一塊冰冷的石頭內部,其粒子也是在運動的,只不過相對而言,沒有其他物質的粒子運動的快。

但物體運動的速度是有限的,只能無限接近于光速,達不到光速,那這意味著溫度是有上限的嗎?事實已經告訴我們,溫度是沒有上限的,只有下限,因為溫度的高低實際上并不取決于運動,而是由動能產生的動能決定了。

由于粒子的動能沒有明確的限制,所以說溫度也就沒有上限,平常我們所說的普朗克溫度也只是現代物理學中能描述出來的一個最高溫度,目前還有上升的趨勢。那麼為什麼說溫度有下限呢?

在物理學中,將絕對零度作為溫度的下限,甚至利用現代技術都達不到絕對零度,根據量子力學中的「不確定性原理」,粒子的位置和動量是無時無刻都在變化的,根本無法確定粒子的具體位置,即宇宙中的粒子永遠處于運動狀態,如果粒子完全靜止,那麼不確定性原理連著量子力學都將會被推翻,因此溫度會有一個下限。

另外,在物理學中,通過理想氣體方程能得出來絕對零度,但當理想氣體達到絕對零度后,氣體就不再是氣體,可能會是固體,也可能會是液體,這個時候就已經不符合熱力學的相關規律了。

在理論上,如果達到絕對零度,宇宙萬物都會停止運動,包括光,那麼光真的會被絕對零度「凍住」嗎?

絕對零度是無法「凍住」光的。

首先,討論這個問題其實是毫無意義的,因為上面提到了宇宙中是無法達到絕對零度的,沒有絕對零度的存在,自然討論這個問題就顯得有點多余了。

在當代科學中,絕對零度還是一個熱點研究方向,目前實驗室中,科學家們都一直在想方設法的接近絕對零度,除此之外,還發現在位于半人馬座上上的回力棒星云,其溫度達到了零下272攝氏度,與絕對零度只差1.5攝氏度。

其次就算有絕對零度的存在,根據絕對零度的定義,處于絕對零度的環境中,粒子是完全靜止的,沒有任何能量存在,而光是一種能量波,本身帶有能量。

當光到達絕對零度的環境中時,按照常理來說,會發生能量轉化,那這樣就不符合絕對零度的要求了,整個過程就自相矛盾了,因此這個問題根本無解,也可以認為絕對零度無法「凍住」光。

在18世紀50年代,開爾文最早提出了「絕對零度」的概念,但遺憾的是經歷過這麼多年的研究,一直到現在,即使是以人類的最高科技水平,還是無法達到絕對零度,目前也只能無限接近于絕對零度,因為溫度與分子的運動有關,而分子一直處于無規則的運動之中。

同光速一樣,溫度也是一個極限值,只存在于理論中,在現實中永遠不可能存在。

因此將光與絕對零度放在一起來討論,本身就沒有任何意義,再來說一下最重要的一點,一個絕對零度的環境是沒有任何能量的,而光可以傳播能量,有光就必須有能量,從這點來看,兩者是無法共存的。

但是不可否認的是,對于絕對零度的研究還是有很大的意義的,給我們帶來了很多的理論成果,同時也為人類研究宇宙提供了很多強有力的證據。

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