零下273.15度的绝对零度有多可怕?
在地球上,人类曾经在南极记录到了最低的自然温度,达到了零下89.2摄氏度(-89.2 ℃)。不过,人类可以制造出比这更低的温度。以常见的液氮为例,其温度仅为-196 ℃,氮分子在这种低温下呈现为液态。液氢是火箭常用的一种燃料,其温度更是低至-253 ℃。
那么,温度最低可以冷到什么程度呢?
物质是由各种粒子构成的,粒子的永不停歇热运动给予了物质温度。因此,粒子的动能越大,它们所组成物体的温度也就会越高。虽然粒子的最快速度是有限的光速,但由于相对论效应,粒子的动能可以是无限的,所以温度可以无限升高。
不过,目前的物理学所能描述的最高温度是普朗克温度,其大小约为1.42×10^32度,这个温度只在138亿年前宇宙大爆炸的一瞬间达到过。对于普朗克温度以上的状态,现代物理学还无法描述,只能等待未来量子力学的创立。
另一方面,如果要让温度变得足够低,就要让粒子的动能变得足够小。那么,粒子的动能最小是多少呢?
显然,当粒子不再运动时,动能为零时是最小值。此时,温度也会降到最低,对应的温度被称为绝对零度,其大小为-273.15 ℃(或者0 K),这是根据实验结合理论推导出来的结果。正因为如此,温度不会无限降低,绝对零度是温度的下限。
宇宙在最初时刻达到过普朗克温度,但绝对零度无论如何都达不到。经过138亿年的膨胀冷却,目前整个宇宙的平均温度为-270.42 ℃(宇宙微波背景辐射的温度),仍然比绝对零度高了2.73度。
目前已知最接近绝对零度的温度是在实验室中实现的,物理学家把一块金属铑冷却到了-273.1499999999 ℃,但仍然高出绝对零度0.0000000001度,就是无法达到绝对零度。
那么,为什么温度不能冷却到绝对零度?
爱因斯坦的相对论表明,宇宙中不存在绝对静止的参照系,任何物体都存在某种运动,静止只是相对的。另一方面,量子力学表明,粒子不会停止运动,否则它们的位置和动量就能同时被精确测量出来,从而违背不确定性原理。因此,粒子的动能始终大于零,温度始终会高于绝对零度。
如果宇宙达到绝对零度又会怎样?
首先,当温度达到绝对零度时,现代物理学的两大基石——相对论和量子力学都会崩溃,这与超过普朗克温度的情况一样。不仅如此,就连时间和空间的意义都会消失。
在绝对零度的宇宙中,一切能量都会完全耗尽,空间中没有任何能量,宇宙不再发生任何变化,时间完全停止,或者说时间变得没有意义。那么,宇宙真的会耗尽所有能量吗?
热力学第二定律,即熵增原理表明,宇宙最终确实会耗尽能量,但不是所有能量,而是有用能量,它们都转变成热能。到了那时,宇宙将保持最低但非零的能量状态,温度最终达到了热平衡,但不是绝对零度。
宇宙将会停止运转,这就是宇宙的一种可能结局——热寂。如果质子衰变真的出现,那么,经过10^100年后,宇宙将会迎来这样的结局。当然,对于人类乃至宇宙而言,这个时间是在十分久远的未来。
温度达到273.15度时候是非常恐怖的。在这种状态之下时间和空间都处于冻结状态。这种状态之下,应该是宇宙的最低温度。所以说是比较可怕的。
其实温度形成的原因并不复杂,因为在粒子运动速度比较慢的情况下,温度就会比较低。在粒子运动速度较快的情况下,温度就会比较高。这就是为什么有的时候温度高,有的时候温度低的一个重要原因。
但是在最高温度和最低温度之间基本上都是比较稳定的。但是,零下273.15℃,是一个非常可怕的温度。因为一旦达到这个温度,就会达到宇宙中温度的最低点。在这种状况之下,很多例子都会处于被冻结的状态,包括时间和空间都会处于被冻结的状态。
你没有听错,就是连时间和空间都会被冻结,那这是一个相当可怕的结果了。因为连时间和空间都被静止了,那么还有什么事情是运动的呢?
所以说在被冻结的状态下,这种事物是绝对静止的,时间和空间也处于非常大的静止状态。我们可以试想一下,我们的时间和空间都被静止了,那么任何的事物都将不存在。
日常生活中我们所熟知的一切事物在这种超低温的状态下都会变的,我们所不熟悉。其实这个认识可以用于我们的科学研究当中,因为我们的科学研究可以通过这种低温的方式来进行研究,获得一定的科学研究成果。
但是需要注意的是,零下273.15°只是科学家根据一些。物理的知识推算出来的一个结果。至于达到那个温度以后,到底会产生什么样的现象,现在没有人能够说的清楚。而且我们现在还没有办法去接近这个温度,相信未来随着科技的发展,我们能够达到这个温度,到那个时候我们的科技成果也将会更加突出。获得的科技成就也将更加先进。
这就需要一代又一代的科学家去努力,去突破物理的界限,逐渐发现真知,在众多的尝试当中找到正确的答案。我相信我们的科技技术不会止步于此,会不断进步。直至突破旧的事物获取新的事物。
综上所述,零下273.15℃是一个非常恐怖的温度,在这个温度之下,所有的东西都会被冻结,包括时间和空间,所以我们看到了一些常规的事物,到那个温度下就已经不存在了。但是现在的科学技术还没有达到那个水平,相信在不久的将来我们可以突破。
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-273.15的绝对零度到底有多可怕?一切都将静止,包括光在内!