絕對零度到底是什麼?所有的物質都會被它凍住嗎?

2020-12-05 三體使者

引言:當小編看到這個問題的時候,心裡也不免好奇了起來。民間流傳著一種說法,就是如果整個世界的溫度下降到絕對零度,那麼所有的東西都會被凍住。然而,有一種特殊的物質我們沒有考慮,那就是光線。如果光能夠被凍結,那麼它又是什麼形狀的呢?

喜劇片《貓和老鼠》中有一集特別地有趣,講述的就是類似這種情況。湯姆在日常抓捕傑瑞的過程中,洗手盆的水龍頭不小心被打開了。於是在傑瑞追捕傑瑞的過程中,水流慢慢地鋪滿了整個地板。聰明的傑瑞看到這種情況,於是他跑到了電冰箱的後面,將製冷的管道與水接觸。漸漸地,冰面順著水流過的地方,一點一點地向整個房間蔓延。於是,我們可以看到整個房間的東西都變成冰雕的樣子,通通被凍結了。雖然我們知道動畫片都是虛構的,但是這也是我們想像中與絕對零度最接近的樣子了。

我們說了那麼多,那到底什麼才是絕對零度呢?絕對零度從字面上解釋就是絕對沒有比這個溫度更低的溫度了。溫度其實是一個很奇怪的單位,它並不是對於0攝氏度正負對稱的。我們在描述金屬熔點的溫度,甚至一些恆星的內部核心溫度,數值通常成千上萬,甚至還有上億攝氏度的物質。但是對於零下的世界,最多只有273.15攝氏度。我們經常使用到了冷卻方式是什麼?冰塊只有0攝氏度,冰箱最多零下10攝氏度。而我們平時最常使用的水壺,加熱出來的水都有100攝氏度。

如果有接觸過攝影的同學就會聽說過色溫這一詞,其實色溫的定義,就是將一個黑體加熱,如果我們說某個燈泡發出來的顏色與加熱絕對黑體100攝氏度時發出的顏色一樣,那麼我們會認為,這個燈泡發出來的光是100加上絕對零度,373K。所以,色溫也可以大致等於一個物體發光時的溫度。這就是為什麼我們看太陽的時候,它的光總是紅到刺眼。而當我們望向天王星,海王星的寒冷的星球時,它們的顏色是藍色的。所以我們常把偏紅的顏色成為暖色調,而偏藍的則稱為冷色調。

一個物體的色溫我們是可以直接用眼睛看到的,所以這也是溫度的宏觀表現。那麼對於溫度來說,它的微觀世界又是什麼呢?麥克斯韋-玻爾茲曼分布告訴我們,一個物體的溫度與其內部粒子的動能成正比。如果我們用顯微鏡觀察一個物體的時候,它的內部其實是像一個個小球在不停地運動。溫度越高,在微觀世界觀察就是內部粒子運動的速度越快,能在宏觀看來就是在逐漸地變紅。如果我們將溫度與物體內部粒子的動能建立一個直角坐標系,那麼當內部粒子的動能為0時,溫度就等於絕對零度,也就是零下273.15攝氏度。

我們開頭以《貓和老鼠》的故事來形容絕對零度的情況,雖然看起來很像小孩子的思維,但是你沒想到的是,結果也正是如此,科學就是這麼神奇的一件事。但是我們永遠不會看到這一幕。因為當世界都處於絕對零度的時候,我們的大腦也停止了運轉。所以即使我們經歷了這種離奇的事情,也不會留下記憶。

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  • 在絕對零度下,光會被凍住嗎?
    絕對零度就是死亡,不是一個人一個生命的死亡,是宇宙分子和原子熱運動的停止,一切物質都停止了運動,當然也包括了光。所謂絕對零度把光凍成一條棍還是一條波紋,這只是人們在看得到的世界一種幻想,是對量子微觀世界和宇宙宏觀世界不了解的臆測。
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  • 絕對零度是光的終結者嗎?凍住的光會呈現什麼狀態?看完明白了
    但基於存在即思考的命理,一個問題來了,在絕對零度以下,還有物體能夠存活嗎?光是不是個例外?實際上,絕對零度是個很可怕的假設,它真切地與死亡掛鈎。要知道,在現在的理論基礎上,任何運動著的存在都會產生熱量,即使那個熱量小到用現在的最精密儀器都測不出來,並且在人們的想像中無限約等於不存在,就是這樣,對絕對零度來說,也是個不會放過的存在。
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