宇宙中,沒有絕對靜止的物質。因此,任何物質都處於絕對永恆的運動狀態。
宏大到天體,微小至粒子,均遵循著這一法則。
對於宏觀世界中,存在於氣體或者液體中的微小顆粒,它們在組成氣/液體的分子熱運動碰撞下,做著無規律的,具有隨即運動軌跡的布朗運動。
布朗運動 盯著看,一輩子也找不到規律的
由於絕對零度只能是理論溫度,因此組成分子的原子永遠存在,分子熱運動也永遠存在。
而固體似乎讓人很迷惑,尤其是金屬,看上去它是如此堅硬和牢固,完全不能像氣/液體一樣隨意瀰漫流淌,那麼它又是如何運動的呢?
生活中,最常見的金屬是鐵塊,我們用一臺超級顯微鏡去觀察,會發現鐵原子在鐵塊內部非常整齊的有序排列,組成了一個個晶胞結構。鐵的晶體呈立方體狀,被稱為體心立方晶體。無數個晶胞之間通過晶格相連,即組成了我們所見的鐵塊。
排列整齊的體心立方晶體
原子之間的空隙異常緊密,無法再讓原子通過。這使原子在固體中,無法像在氣/液體中那樣隨意穿越。因此,原子只能在原地做非常微小的振動,稱為原位振動。
放大1650億倍的鐵原子
我們現在說的是理想晶體,實際上,金屬在形成過程中,並不能達到理想晶體的狀態。在它的形成過程中,不可避免的總會形成一些缺陷,這種缺陷被稱為空位。顧名思義,空位讓原本應該被金屬原子佔據的地方空了出來。
有空位,就會產生原子擴散,這種擴散,是由熱能激發的原子遷移現象,溫度越高,原子打破勢壘穿越的機率就越大,擴散也就越快。這個擴散,也同樣是一種無規則的運動。
晶體空位的隨機遷移
在我們的高中課程中,老師會帶我們做一個實驗:
將兩種表面非常光滑的金屬緊緊的壓在一起,那麼足夠長的時間後,它們會相互朝著對方擴散。為快速觀察現象的產生,我們還可以給它們施加一定的溫度,讓原子的運動頻率更高。因為這個過程,分子需要能量來轉化為動能,也就需要從外界吸收熱量。
由於兩種金屬的擴散速度並不相同,擴散快的金屬會失去更多原子,從而在其表面留下許多孔洞,看上去,如果被蟲蛀一般。這種現象被稱為柯肯達爾效應。
孔洞
運動如此,永恆存在。
那麼絕對零度下,運動是否存在呢?依然存在,絕對零度是一個理論上的極限低溫,它只能無限接近而永遠不可能達到。即便設定一個理想空間,自開始即無任何能量和熱量,達到了絕對零度,因為不確定原理決定了粒子在絕對零度依然會振動,這就決定了達到絕對零度的瞬時,即被運動打破。
絕對零度的圖片,那是不可能找到的
並且空間具有巨大的本底能量,它瞬時產生和湮滅的正反虛光子對和電子對也讓絕對零度處於一個永遠不能達到的理論狀態。
因此,在我們這個宇宙中,絕對靜止的狀態,無法存在。