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。民用的冰箱最低溫度只能達到零下18度,距離絕對零度差遠了。要想達到絕對零度只能利用克卜勒效應達到原子製冷的技術,即使用雷射傳播的方向,刺激量子的回落基態,從而降低原子的動量。在去年五月,美國航天局就利用這一原理,在國際空間站上造出了零下273.149999999999攝氏度,只比絕對零度高度了0.000000000001攝氏度。
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。
而我們目前了解的物質形態有氣態、液態和固態這常見的三種,其實還有等離子態、波色-愛因斯坦凝聚態以及費米子凝聚態。波色-愛因斯坦凝聚態是玻色子原子在冷卻到接近絕對零度時穿線的超流性物質狀態,而費米子凝聚態是是絕對接近零度的費米子量子態集合。
既然我們知道了絕對零度,和物質的多種形態了,那光是否會被凍住呢?答案是否定的。因為在絕對零度的世界裡沒有光,如果有光的話就會有能量輸入,那麼這個系統就無法達到絕對零度。如果溫度無限接近絕對零度,光會被凍住嗎?答案是有可能的。光子是玻色子,在無限接近零度時會達到波色-愛因斯坦凝聚態,形成冷原子超流體,就會像水銀洩地一般。雖然現在的技術還是實現不了,但是在不久的將來真的可以實現超流體光。
其實不僅是光,任何一種物質在達到絕對零度之後都會超越我們的認知。因為絕對零度代表著不再發生,物質的密度歸為零的狀態。在沒有密度和運動的世界之中,一切物理規律都不再起作用,就連主導整個宇宙運行的無處不在的引力也會消失。
在我們的常識中,低溫代表凍結,而在絕對零度所帶來的卻不僅僅是凍結,而是物質的性質和狀態的徹底改變。在絕對零度的狀態下,世界將變得超乎我們的認知。不過幸運的是,絕對零度是一種永遠都無法達到的極值,關於絕對零度的一切都只能停留在理論之中。