絕對零度為零下273.15℃,如果這個溫度極限被打破會發生什麼?

2020-12-05 科學黑洞

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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    那麼溫度有沒有下限呢?在我們現有科學的認知裡,溫度是有下限的,那就是零下273.15攝氏度,這個溫度也被稱為絕對零度,而且這個溫度只可以無限接近,事實上,科學家目前還沒有在自然界中發現絕對零度的存在,也就是這個零下273.15度的極限溫度是否存在,現在還是一個未知數,由此我們也明白,溫度可以無限上升,但不可以無限下降,這是為什麼呢?
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    攝氏溫標把水結冰到沸騰的溫度設定為0-100攝氏度。在發現絕對零度之前,這一直是一個方便的溫標。在這之後,對科學家來說有了更方便的溫標,就是將絕對零度定義為0開氏度,並以升高1攝氏度的標準定義1開氏度的增量。那麼這個數字有什麼特別的呢?在新的溫標下,水在273.15開氏度時結冰。
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    如果能達到,時間當然會停止。我們來看看所謂的溫度是什麼?而絕對零度-273.15℃意味著什麼?這可不僅僅是時間停止那麼簡單。攝氏溫標現在我們最熟悉的溫度單位是攝氏度,是瑞典人攝爾修斯(1701~1744)最早提出來的,以數字刻度表明溫度高低的方法。所以以他的中文譯名的第一個字為單位,符號為℃。
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    俄羅斯的奧依米亞康的極端最低氣溫達零下71攝氏度,被氣候學家稱為世界「寒極」。按這樣來說,零下273.15℃好像也沒有特別冷吧,但其實在整個宇宙來說,沒有物質的溫度能低於零下273.15℃,因為它也被稱為絕對零度。
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  • 為什麼絕對零度是-273.15℃?這個數字有什麼特別的?
    攝氏溫標把水結冰到沸騰的溫度設定為0-100攝氏度。在發現絕對零度之前,這一直是一個方便的溫標。在這之後,對科學家來說有了更方便的溫標,就是將絕對零度定義為0開氏度,並以升高1攝氏度的標準定義1開氏度的增量。那麼這個數字有什麼特別的呢?在新的溫標下,水在273.15開氏度時結冰。
  • 零下273.15度的絕對零度有多可怕?專家:時間和空間毫無意義
    零下273.15度的絕對零度有多可怕?專家:時間和空間毫無意義對於生物來說,冷和熱往往都是可以比較直觀地感受到的,當然冷和熱也不過是溫度的一個代名詞,在人類發現看"摩擦"可以產生熱量之後,我們便知道了溫度的本質就是物體分子熱運動的劇烈程度,簡而言之就是,整個世界是由不同的粒子組成的,它們每時每刻都在做著無規律的運動,當它們的速度越快的時候,這個物體的溫度也就越高。
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