對於這個問題我們首先來強調一下主觀思想,絕對零度被認為是溫度的最低下限,這是在目前理論框架下得出的結論,並非是因為技術上達不到而實現不了,這完全是兩個概念。經常聽見有人說,未來某一天技術發達了實現了超光速,就可以進行星際旅行了,這是相同的概念。光速也是理論上的限制,並非是技術上不達標。
絕對零度(0k)轉化攝氏溫度為-273.15℃,這是理論上的溫度最低點,並不涉及到技術上的問題。未來如果實現了突破絕對零度,那麼只會有一種情況,那就是現有的理論被打破修正了,出現新的理論來定義這個溫度的下限,例如就定在問題中所說的零下274攝氏度,那麼會發生什麼哪?實際上並不會發生什麼,跟之前的溫度極值沒有本質上的區別。
溫度是物體表現出的宏觀性質,也代表著能量的高低。但是我們要從微觀角度來看一下溫度的本質,微觀粒子的熱運動劇烈程度是溫度高低的另外一種體現形式,根據麥克斯韋-玻爾茲曼分布,如果粒子的平均動能越高,物質的溫度就會越高。例如分子原子等運動的越劇烈,代表著動能越高,這意味著物體的溫度越高。
那麼就可以根據粒子的運動速度來體現物體溫度,理論上來講粒子運動等於零,這個時候平均動能為零,那麼體現出的溫度就是最低下限,但是根據量子力學的不確定性原理,一個粒子是無法完全靜止的知道它的位置,例如電子繞原子核運動,我們無法得出在某一時刻電子所處的具體位置,只能知道它在某些位置的概率。
因此粒子的熱運動有一個量子力學可接受的理論最低點,這個時候物體呈現出的溫度就是決定零度(0開),也就是-273.15℃。那麼你如果想打破這個溫度極限,需要的不是技術上的革新,而是理論上的修正,如果你有拳打相對論腳踢量子力學那個能力,你還是可以把溫度降到-274℃的。最終的結果就是量子力學被修正,你拿到了諾貝爾獎。
目前在宇宙中發現的最低溫度位置是回力棒星雲,這是距離地球5000光年的一個原始星雲,位於半人馬座方向上,它的溫度可以低至零下272攝氏度,僅僅比絕對零度高1.15℃。而高溫被認為是普朗克溫度,相同的道理粒子運動的極限就是光速,按照相對論有靜止質量無法達到光速,因此這也是理論上的限制。
未來如果說想要打破這個溫度的兩個極限,只能通過修正相對論和量子力學了,這難度是否有點太大了?
文/杜若,圖片來源網絡侵刪。
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