在絕對零度的環境中,光會被凍結嗎?

2020-12-05 奇點使者

引言:宇宙最低溫度是多少?人類能創造出最低溫度環境嗎?在最低溫度環境下,光將呈何種形態?它是否形如冰棍?

宇宙最低溫度是多少?看到這個問題,相信不同人心中有不同答案,有人認為宇宙最低溫度在零下100攝氏度左右,這是以地球情況為參照進行推測的。有人認為宇宙最低溫度能達到零下1000攝氏度甚至更低,因為宇宙最高溫度超過1萬攝氏度。那麼,宇宙最低溫度到底是多少?

對於這個問題,科學界早有定論,從熱力學角度進行分析,宇宙最低溫度應為-273.15攝氏度,此溫度也被稱為「絕對零度」,用開爾文溫度標來衡量即是0K。科學家表示,根據目前研究情況來看,絕對零度在溫度界的地位相似於光速在速度界的地位,它們都是極限的象徵。光速代表的是極限速度,宇宙內所有具有靜態質量的事物的運動速度都無法超過它,絕對零度代表的則是極限低溫,同理,宇宙內所有事物的溫度都不會達到或低於-273.15攝氏度,只能無限接近。

雖然光速與絕對零度都難以被追上與突破,但凡事都有例外,在速度方面,光子的運動速度便剛好等於光速,那麼,在溫度方面,光的溫度是否能降至絕對零度?如果光的溫度低至絕對零度,它還會運動嗎?若它處於絕對靜止狀態,它將呈何形態?形似一根木棍還是形似一道波紋?

要解決這個問題,首先,我們需了解溫度的真正內涵。溫度是什麼?從宏觀角度來看,溫度便是冷、熱、灼燙、發紅、發光等。從微觀角度來看,溫度能夠衡量與反應事物內部微觀粒子熱運動的劇烈程度。通過麥克斯韋—玻爾茲曼分布可知,粒子運動越劇烈,粒子所具動能越大,物體所具有的溫度便越高。所以,簡單地說,一般情況下,物質內部粒子越活潑,物質溫度越高,反之,同理。如此,絕對零度代表的便是內部粒子完全靜止不動時物質所具有的溫度。

為什麼科學家一致認為事物溫度無法達到絕對零度呢?這是因為宇宙中所有事物都處於相對運動或相對靜止狀態中,沒有任何事物處於絕對靜止狀態。從量子力學的角度來分析,當粒子處於絕對靜止狀態時,它的動量以及位置都變得確定,這有悖於不確定性原理。

那麼,我們是否能在科技的幫助下使溫度無限接近於絕對零度?對此,科學家認為有可能。生活中常用到的降溫方法有兩種,一種是使用冰箱,另一種是使用空調。但不管是使用冰箱還是空調,溫度都無法接近絕對零度,冰箱的最低溫度只能達到零下18攝氏度,與零下273.15攝氏度相差甚遠。

除設備冷卻法,我們還可採用介質冷卻法、雷射冷卻法等。先說介質冷卻法,目前發現的最強冷凍介質為液氮,在它的幫助下,設備的溫度能被降至零下268.9攝氏度,但這一溫度仍未及絕對零度。接著是雷射冷卻法,說到雷射,大家或許認為它是高效能量傳輸物質,其實,除能快速傳遞能量,雷射的另一用途是能夠製造極端寒冷環境。

在科研人員的不懈努力下,在嘗試了多種方法後,科研團隊最終成功通過冷原子物理實驗室創造了-273.14999攝氏度,這一溫度是人類製造的最低溫度,十分接近絕對零度。不過,對於這一結果,科研人員並不滿意,他們表示,未來將再接再厲,希望能在2020年左右取得更大突破。而至於光在絕對零度環境下的形態,還需結合實際情況才能判斷。看到此,你有什麼感受與想法?

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  • 溫度可以無上限升高,卻有絕對零度的下限值:光能被絕對零度凍住
    在大家的認知中,溫度的最低極限是零下273.15攝氏度,即絕對零度。有人說在絕對零度的情況下所有物質都有靜止,但是作為宇宙中速度天花板的光會如何運動呢?首先,在現實生活中是很難達到絕對零度的。事實上,從理論上來說,絕對零度不僅不能被突破,也是無法到達的。因為即使你把某個物體降低到了絕對零度,但是它周圍的環境還是會對其產生影響,通過輻射等方式將能量傳遞到它上面,導致它重新獲得微觀粒子的動能能量,溫度就會提升。不過,人類還是一直在努力地將溫度向絕對零度靠近。
  • 絕對零度能凍結一切,若光也受其影響,人類能藉此實現穿越嗎
    審核:小文引言:我們都知道水在零攝氏度的時候,就會被凍結。通常在我們的印象中,似乎只有液體可以被低溫凍結。然而實際上,水能被0攝氏度的低溫凍結,是因為0攝氏度是它的熔點。而世界上所有的物質,都存在這樣的性質。光也一樣嗎?
  • 若能達到絕對零度,連光也會被凍住,被凍住的光像氣體
    物質的形態會根據周圍環境溫度的變化而發生變化,比如當物質的溫度達到一定高度的時候就會呈現出氣態,若溫度下降則會變為液態。宇宙間為什麼沒有物質和區域可以達到絕對零度呢?這還要從溫度的本質說起,溫度源於運動,沒有運動,也就沒有溫度。但宇宙間只要有物質的存在,那麼運動也就無處不在,物質越密集,運動速度越快,溫度就越高,反之,溫度則越低。宇宙中的很多區域看似空無一物,但其實並不是真的「真空」,在空曠的宇宙空間中,總是會有個別的粒子存在,它們帶來了運動和溫度。
  • 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
    而宇宙最低的溫度理論上是絕對零度,這是一個超乎我們想像的低溫,那麼在絕對零度之下,物體的表現會是什麼樣?那將會是一個非常神奇的景象。相信很多朋友都非常好奇,如果能夠實現絕對零度,光會怎麼樣?我們都知道,光子在宇宙中同樣也是非常神奇的一種物種,它從誕生的那一刻,速度就能夠達到每秒30萬公裡,也就是相對論之下的物體極限速度。在正常的時空之中,沒有什麼東西能夠阻擋光子的前進和傳播,不管是在高溫環境下,還是在低溫環境下,光同樣能夠自由穿梭。那麼在宇宙中真的沒有東西能夠束縛住光的傳播嗎?
  • 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。
  • 絕對零度-273.15℃有多可怕?光都能被凍結
    溫度是沒有上限的,太陽的溫度大約為6000度,原子彈爆炸的溫度高達1500萬度,但溫度是有下限的,也就是絕對零度。物體溫度所達到的極限值是個無限靠近又無法達到的值。絕對零度的值為零下273.15度。絕對零度僅僅存在於理論中的下限值,它的熱力學溫標單位為開爾文,開爾文溫標的零點就是絕對零度。或許有人會問,如果溫度瞬間達到絕對零度,生命將會不會終結?
  • 絕對零度是宇宙中的最低溫度嗎?在絕對溫度下會發生什麼?
    是的,人們按理想氣體的溫標,通過實驗並外推得出理想氣體的熱膨脹率為1/273.15,由此確定絕對溫度的零度為零下273.15℃,這個溫度為0k(k就是開爾文,1開=1攝氏度),目前認為是宇宙間的最低溫度,稱為絕對零度。二,就目前的認知水平,我們地球文明所說的「絕對零度」是宇宙中的最低溫度。
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    但是我們了解的零度實際上並不是物理學所指的真正的零度。根據物理學中規定的真零,生命中的0°C只是一個非常普通的溫度。 物理學中規定的絕對零度為負273℃。大多數人可能無法想像這種溫度。