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?