-273.15℃的絕對零度,到底可怕在哪?時間與空間都被凍結

2020-12-23 科學新視界

從某種程度上來說,溫度是沒有上限的,根據現在的科學理論,目前宇宙中已知的最高溫度來源於宇宙大爆炸發生的那一瞬間,其溫度達到了1.4億億億攝氏度,用開式溫度表示為1.416833(85) × 10的32次方K。從此以後,138億年的宇宙演化,就再也沒有出現過如此高的溫度了,後來科學家們將這個溫度命名為了「普朗克溫度」。

雖然高溫從某種程度上來說沒有上限,但是宇宙中的低溫卻是有一個明確的下限的。這個下限是0K,也就是-273.15攝氏度,也就是我們常說的「絕對零度」。那麼這個絕對零度究竟是個什麼概念呢?宇宙中為何不能出現比絕對零度還要低的溫度呢?

想要知道宇宙中有沒有比絕對零度還要低的溫度,我們首先需要知道絕對零度到底是怎麼來的。實際上,絕對零度是可以根據理想氣體的狀態方程pV=nRT,用外推的方法進行推理得到的。

理想氣體的狀態方程pV=nRT又叫做克拉伯龍方程:

p為氣體壓強,單位帕斯卡(Pa)V為氣體體積,單位為立方米(m3) n為氣體的物質的量,單位為摩爾(mol) T為體系的熱力學溫度,單位開爾文(K) R為比例常數,單位是焦耳/(摩爾·開),即J/(mol·K)

當氣溫無限接近0K,也就是-273.15攝氏度時,此時氣體的體積也變得無限趨近於0這時候溫度就沒有辦法再繼續降低了。

當我們從微觀粒子的運動出發,我們必須要知道這樣一個定義:溫度是描述粒子運動快慢的物理量,而冷熱是我們感受到的溫度的宏觀特徵。當溫度越高,微觀粒子的動能就越大,當粒子的動能變為0的時候,就達到了絕對零度。但是不確定性原理告訴我們,這違反了量子力學的基礎。

當然,以上的兩種推論都是一種基於數學上的理想推理,在真實的物質世界中,是不可能發生的,也可能通過實驗來驗證。

不管如何,到這裡,大家對絕對零度肯定有了一個基礎的了解。其實在宇宙中,真的存在著一個溫度及其接近絕對零度的星雲,這個星雲被稱為宇宙的病匣子,其表面溫度約為-272攝氏度,它就是「布莫讓星雲」,這個星雲的平均溫度僅僅比絕對零度高了1.15攝氏度。

「布莫讓星雲」的溫度之所以如此的低,主要是因為組成星雲的氣體和塵埃是從一顆正在死亡的恆星中以150千米/秒的速度噴射而出的。當這些氣體和塵埃被噴射出來以後,「布莫讓星雲」開始了極速的膨脹,但是膨脹的過程又是需要不斷消耗能量的,由於在空曠的宇宙深空中是沒有任何熱源的,於是這些物種就只能通過消耗內能的方式來實現膨脹。正因為如此,這個星雲的內部溫度才會不斷地下降,無限地接近絕對零度。

所以,這裡就有了一個推論性的疑問,假如「布莫讓星雲」繼續不停地膨脹下去,那麼隨著時間的推移,是否有一天它的溫度會真正達到絕對零度,甚至比絕對零度更加低呢?

這顯然是不可能的,「布莫讓星雲」的溫度或許會不斷地接近絕對零度,但絕不可能真正達到。當真的達到了絕對零度後,現代物理學的兩大基石:相對論和量子力學就都要崩潰了,人類的科學就要推倒從來了。這時候,時間和空間就沒有了理論依託,變得完全沒有意義了。

在絕對零度之下,一切的物質和能量都會消失,空間中因為沒有任何能量,空間就不會再有任何的變化,這時候時間就沒有了意義。這種情況我們換一種思路或許會更好理解,那就是時間禁止了。禁止的時間是沒有意義的。

「布莫讓星雲」在接下來繼續膨脹的過程中,它的溫度會繼續下降,當然,這個過程會非常緩慢,以億年為單位。當溫度無限接近絕對零度的時候,也就是這個星系膨脹到極限的時候,這時這個星系或許會幾乎完全的靜止了。在一片幾乎完全靜止的區域,就沒有了任何意義,正因為如此,宇宙中不會有絕對零度或者比絕對零度更低的溫度了。

到這裡,小編有這樣一個問題想要問大家:我們人類到目前為止所提出的所有科學理論,都不是憑空捏造的,都是基於對客觀世界的觀察和總結。形象點來說,就是給自然現象套了一個理論框架,然後用這個框架去解釋自然界中別的現象,如果解釋的準確,那這個框架就是對的,當不能解釋或者解釋錯誤的時候,框架就不完全對了。

但是宇宙中還有無限的未知,我們所知道的只是宇宙的九牛一毛,那麼我們現在的科學理論真的是對的嗎?或者說,我們現在總結的科學理論真的能適用於整個宇宙嗎?

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  • 時間和空間都失去意義,零下273.15℃的絕對零度到底有多可怕?
    可溫度到底是什麼呢?在沒有用熱動力學考慮之前,溫度就是一種看不見摸不著的存在。用熱動力學考慮的話,溫度的本質上就是由於分子做運動的程度。當分子做運動與距離的時候,溫度就越高,反之就越低。這樣就很容易推算出一個概念,就是絕對零度的概念,也就是溫度低到一定程度,分子都原地不動,再也不運動了,這就叫絕對0度。
  • 零下273.15度的絕對零度有多可怕?專家:時間和空間毫無意義
    零下273.15度的絕對零度有多可怕?專家:時間和空間毫無意義對於生物來說,冷和熱往往都是可以比較直觀地感受到的,當然冷和熱也不過是溫度的一個代名詞,在人類發現看"摩擦"可以產生熱量之後,我們便知道了溫度的本質就是物體分子熱運動的劇烈程度,簡而言之就是,整個世界是由不同的粒子組成的,它們每時每刻都在做著無規律的運動,當它們的速度越快的時候,這個物體的溫度也就越高。
  • 零下273.15℃的絕對零度有多可怕?時間和空間還有意義嗎?
    世間萬物都是由一個個粒子組成的,它們時刻在做著無規律的運動,速度越快,物體的溫度也就越高。所以很容易得出絕對零度的概念,當物體分子幾乎不做任何運動時,物體的溫度將下降到一個極限值,也就是零下273.15℃。這個數字大嗎?一點也不大,科學家早就在實驗室裡,製造出了1.4億億億億攝氏度的可怕高溫。
  • 絕對零度到底有多冷,能凍住光嗎?-273°使時間和空間都失去意義
    我們總是關注這個世界可能會被自然災害滅亡,可是卻忽視了溫度的存在,溫度的極端變化會使得一切空間變得沒有任何意義。那麼在浩瀚的宇宙中,最低的溫度是多少呢?世界上最低的溫度其實也沒有我們想像的那麼低,至少與最高溫度比起來相差甚遠(雖然最高溫度還沒有定義)。最低溫度被稱為絕對零度,是熱能學上的最低溫度,低至零下273.15°。
  • 絕對零度只有-273.15℃,而高溫卻可以達到上億億攝氏度!
    我們是從腳趾頭最下方摸起走的,定義我們摸的位置是0m,由於我們距離地面比較近,很容易推算出我們距離地面大約是-273.15m。由於我們就像生活在大象上的螞蟻,永遠無法離開大象,所以我們也無法真正跨過-273.15m的距離,到達地面上去。
  • 零下273.15度有多可怕?絕對零度來襲,「光」在內的一切都將靜止
    世間萬物都是由一個個粒子組成的,它們時刻在做著無規律的運動速度越快,物體的溫度也就越高,速度越慢物體的溫度也就越低。根據這條規律人們認為這個世界存在一個完全靜止的絕對零度,當物體分子幾乎不做任何運動時,物體的溫度將下降到一個極限值也就是零下273.15攝氏度。
  • 絕對零度是-273.15℃,為啥沒有最高溫度定義呢?
    高中的物理課本裡存在一個概念:絕對零度,就是-273.15℃。絕對零度是人類公認的最低溫度,據說絕對零度是無法出現在宇宙中的。世間存在的東西總是相對的,既然有人定義了絕對零度,那是不是也該存在絕對高溫?事實上,截至目前為止,還沒有人提出過絕對高溫或者是最高溫的概念。
  • 絕對零度有多可怕?在它面前,所有的時間和空間都會失去意義!
    目前人類在南極測到了地球上的最低溫度,達到了零下89.2℃,但是現在人為可以製造出比這個溫度更低的溫度,比如人們製造出來的液氮,溫度可以達到零下196攝氏度,甚至更低,能達到零下253攝氏度,這樣的溫度也是讓人感到非常的震驚了,在整個宇宙當中所有的東西都是由粒子構成的,而粒子永遠的運動給物質提供了溫度
  • 「絕對零度」是什麼?有一星雲正在接近,時間與空間可能會消失!
    如果溫度過高或者過低超出了人體可以承受的範圍,那麼在這樣的環境中,人類是無法正常的生存下去的,很多人都有這樣的疑問,溫度到底有沒有上限或者下限呢?在現代的科學理論當中,溫度可能是沒有上限的。目前科學家已知的最高溫度是138億年前宇宙大爆炸時產生的,大約是1.41億攝氏度。
  • 絕對零度為何正好是-273.15度,後面的小數點有何意義?
    筆者-小文我們總是感到疑惑,為何宇宙中沒有最高溫度,卻存在著絕對零度呢?溫度的上限或者下限又是由什麼決定的?普朗克溫度又被稱為是普朗克熱點,以德國物理學家馬克斯·普朗克命名,這是一個溫度的計量單位,也是絕對零度的相反概念,而物理學家普朗克認為,任何物質只要超過普朗克溫度,它就會失去意義。
  • 絕對零度有多可怕?瞬間湮滅一切物質,對人類有什麼作用?
    當然是有的,在科學界中,有一個名詞比它更冷,叫做絕對零度,想要了解絕對零度我們就需要知道溫度的概念。溫度的本質是物體分子熱運動的劇烈程度,世界萬物都是由一個個粒子組成的,它們時時刻刻都在做著無規律的運動,而且物體的溫度還取決於其內部原子、分子等粒子的動能。
  • 絕對零度有多大威力?如果人體遇到這一溫度,存活率為零!
    絕對零度是零下273.15攝氏度,科學家對絕對零度深入探討過,如果人體處於這種溫度下,能被瞬間凍結,沒有生命跡象,活下來的概率幾乎為0。如果真的因絕對零度凍結所有的器官細胞,都將停止運動,血液不再流動,最終人體的各項機能開始破裂,最終死於凍死。
  • 零下273.15℃是個什麼概念?你對溫度和熱的理解可能錯了
    按這樣來說,零下273.15℃好像也沒有特別冷吧,但其實在整個宇宙來說,沒有物質的溫度能低於零下273.15℃,因為它也被稱為絕對零度。科學家發現的宇宙最冷之地——「回力棒星雲」,那裡的溫度為零下272攝氏度比絕對零度(零下273.15℃)高將近1度。這個「熱度」(因為實際上我們談到的溫度總是在絕對零度之上)是作為宇宙起源的大爆炸留存至今的熱度。
  • 如果能實現絕對零度,光會怎麼樣?它會被凍住呈現一種神奇的景象
    誕生後的宇宙擁有了時間,空間,也有了溫度的概念。溫度相信大家都不會陌生,我們每時每刻都在跟它打交道,那麼我們真正了解溫度嗎?在很多人看來,溫度沒有什麼稀奇的,它不就是我們感受到的冷熱情況嗎?如果你這認為,那就大錯特錯了,溫度外在的表現的確是冷熱,可是內部的奧秘卻沒有那麼簡單。
  • 人們都知道絕對零度,那「絕對高溫」又是多少?2億度能把人凍死
    筆者-小文   人們都知道,在熱力學中所謂的絕對零度其實指的是零下273.15攝氏度,在這個溫度就算是原子也會被凍結,但這只是一個理想值,是人們根據計算模擬出來的一種情況,實際上,任何一個物體都無法達到絕對零度的狀態。
  • 絕對零度和普朗克溫度是怎麼測出來的?
    物理學告訴我們,理論上最低的溫度是絕對零度,約為-273.15攝氏度,這是無法達到的低溫極限。
  • 絕對零度停止運動,宇宙最高溫讓粒子變黑洞
    IT之家訊 學過物理的人可能都知道,宇宙最低溫就是零下273.15攝氏度,也成為絕對零度,這個溫度可停止分子運動。然而這只是理論下限,能夠無限接近,但目前還沒發現有物質能夠達到這一溫度。
  • 人造最高溫度已經達到5.5萬億度,為何造不出-273.15度的低溫呢?
    因為在我們的宇宙中,物理規則規定了這個宇宙的最低溫不能夠低於-273.15攝氏度,這就是我們所熟知的絕對零度。光從數字上看,高溫5.5萬億攝氏度和低溫-273.15攝氏度看上去好像相差很遠,5.5萬億看上去好像更難,更不容易,但在物理學中其實恰好相反。絕對零度就像是光速一樣,就算在理論上,我們都只能做到無限接近。
  • 為什麼高溫無限而低溫最低是-273.15℃?
    我們以水為例,一杯熱水的熱量是來自於水分子的微觀運動,當水漸漸冷卻的時候,那麼水裡面每個水分子的平均運動速度會越來越慢,直到溫度降到0k,也就是-273.15℃,分子才會停止熱運動。當然0k只能無限接近,無法達到。總而言之溫度的本質就是分子的運動,分子運動得越激烈,溫度就會越高。
  • 超哥知乎千贊文 | 為什麼絕對零度是宇宙最低溫度?
    1779年,約翰·海因裡希·蘭伯特改進了一點,他發現- 270°C可視為絕對零度。但在當時,權威們卻錯漏百出,包括拉瓦錫、拉普拉斯和道爾頓在內的科學家都認為絕對零度一定在-600℃以下,大多數人認為絕對零度大約在-3000℃左右。