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

2020-12-04 環球科技視界

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。

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    物質內原子、分子等粒子的動能,決定了該物質的溫度,物質的溫度與粒子的動能成正相關,即粒子的動能越高,其溫度越高。舉個不恰當的比喻,你跑的越快是不是越暖和?你以為只有你在動?你身體裡的各個小小的粒子也在快速運動。理論上來說,在我們的宇宙裡。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。
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  • 為什麼溫度有下限,沒有上限?絕對零度是什麼?這裡一次說清楚
    溫度,是我們再熟悉不過的物理學概念。我們都知道,水沸騰的溫度是100攝氏度,到0攝氏度的時候,水就會結冰。每一天我們都在根據溫度的變化決定穿什麼衣服。然而許多人可能不知道,溫度有下限,但是沒有上限。物理學家確定的溫度下限就是絕對零度,也就是零下273.15攝氏度,而宇宙中的恆星溫度可以達到上百萬攝氏度甚至上億攝氏度。
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    溫度,是我們再熟悉不過的物理學概念。我們都知道,水沸騰的溫度是100攝氏度,到0攝氏度的時候,水就會結冰。每一天我們都在根據溫度的變化決定穿什麼衣服。然而許多人可能不知道,溫度有下限,但是沒有上限。物理學家確定的溫度下限就是絕對零度,也就是零下273.15攝氏度,而宇宙中的恆星溫度可以達到上百萬攝氏度甚至上億攝氏度。這究竟是為什麼呢?要解釋這個問題,我們先要了解一下溫度在物理學的含義。在經典的物理學理論中,溫度指的就是物質內部粒子熱運動的程度,粒子運動越快,溫度也就越高。這幾乎等同於我們對速度的概念。
  • 絕對零度達不到,那麼溫度有上限嗎?
    後來人們不斷採用新的技術,將最低溫度的記錄刷新到毫開、納開,但是依然無法使物體到達絕對零度。為什麼無法做到這一點呢?        為什麼絕對零度不存在?      1902年,Richard研究了低溫下電池反應ΔG與ΔH隨溫度T的關係 ,得到了這樣一個圖:     即ΔG與ΔH有趨於相等的趨勢。
  • 宇宙中有絕對零度,那麼會有最高溫度嗎?聽聽科學家是怎麼說的
    例如,太陽的表面溫度就高達5770K(K為開氏度,5770K約等於5496.85攝氏度),但在我們太陽系比較偏遠的地方有一顆淡藍色的行星,它就是海王星,海王星的溫度可以達到-214攝氏度,可見宇宙溫度的極端了。那麼有朋友就要問了,溫度有這麼高,也有這麼低,那麼宇宙是否會有一個溫度的極值約束溫度呢,答案其實是有的。
  • 科學冷知識絕對零度
    絕對零度許多人一定聽說過這個詞,但它到底意味著什麼,絕對零度是指物體的溫度,來自內部粒子的微觀運動,如果一個物體內的所有微觀粒子都停止了運動,那麼這個物體就達到了理論上的最低溫度即絕對零度。絕對零度是熱力學的最低溫度,但只是理論上的下限值,熱力學溫標單位是K,其溫度約等於零下273.15℃也就是零開攝氏度,然而絕對零度是不可能達到的最低溫度,自然溫度只能無限的逼近,如果達到那麼一切事物都將達到運動的最低值形式。
  • 為什麼說-273.15℃是絕對零度?這個溫度有什麼神奇的?為什麼能被稱為絕對零度?
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