为何人造最高温度达5.5万亿℃,却达不到绝对零度-273.15℃?( 二 )


很显然 , 关于最高温度的讨论似乎是一个“永无止境”的话题 , 但是最低温度就不是这样了 。 根据热力学家开尔文创制的温度单位“开尔文”来计算的话 , 宇宙中最低的温度是0开尔文 , 也就是0K 。 那么 , 0K换算成我们比较熟悉的温度单位 , 应该是-273.15℃ , 也被称为“绝对零度” 。
相对于动辄万亿、亿亿的高温来说 , 这个温度是不是显得过于“平常”了?要知道在地球上 , 自然界的温度都能够达到零下100摄氏度左右 , 其他的远日行星上的温度轻轻松松就可以达到零下两百摄氏度 。 那么 , 究竟是什么理由让人们认定-273.15℃就是最低温度的呢?
为什么无法达到绝对零度?
绝对零度看起来只是一个稀松平常的数字 , 但是它代表的含义却非同寻常 。 我们在上文中已经说到物质的温度来源自粒子的运动 , 那么当粒子处于绝对的静止状态的时候 , 就是最低温度 , 也就是绝对零度了 。
但是 , 粒子的“静止”本身 , 却是违背物理学规律的 。 因为量子力学中有一个基本的“不确定性原理” , 简单来说就是我们不可能同时测量粒子的动量和位置 , 这是由著名物理学家海森堡提出的理论 。 他通过了一系列的实验来证明了这个理论 , 这也就代表了粒子永远处于一种不确定的运动当中 。
既然粒子无法处在静止状态 , 那么自然也就不存在真正能够达到的绝对零度 。 同时 , 爱因斯坦提出的相对论也证明了这一观点 , 因为在相对论中 , 绝对静止的参照系是不存在的 , 也就是说宇宙中并不存在绝对静止的物质 , 因此自然达不到-273.15度的绝对零度 , 只能够在理论上存在 。
宇宙中温度最低的地方可能是在无垠的宇宙空间 , 因为这里的物质成分十分稀薄 , 所以温度也非常低 。 但即使是这样的空间也不是绝对的“真空” , 它依然存在有极少量的物质 , 因此温度也只能够接近绝对零度 。
那么 , 人类在实验室中能够制造的温度是不是更低呢?此前的科学家们在实验室中将一块金属成功用激光制冷的技术降低到了0.5纳K的低温 , 比绝对零度仅仅高了百亿分之一摄氏度 。
但这就是目前人类的极限了 , 未来我们也许能够制造出更加低的温度 , 但是依然无法达到绝对零度 , 这就是这个物质宇宙的一些基本定律 。 在未来 , 我们还会发现更多的定律 , 去揭开这个宇宙更多的秘密 。
温度对于人类的影响
尽管我们现在能够在实验室中提到各种高温和低温 , 但是人类本身能够承受的温度的范围却是相当小 。 地球的之所以能够产生生命 , 和它本身的适宜温度也是分不开的 。 在地球的“童年时代” , 它也是一颗相当不稳定的星球 , 四处都有陨石坠落和火山爆发 , 那时候的地球显然不适合生物生存 。
后来 , 地球上开始拥有了液态水 , 液态水逐渐形成了海洋和大气层 , 让地球不再受到过多的陨石撞击 , 地质活动也渐渐稳定下来 。 于是从大约35亿年前起 , 生命才开始出现 。
在长时间的进化当中 , 人类体表的毛发开始减少 , 现在我们只有头上还有比较发达的毛发了 。 为了御寒 , 人们学会了制作衣物、使用火来取暖 , 这在客观上也促进了人类文明的发展 。
人类最适合的温度就是零上30摄氏度左右 , 长期的高温或者是低温都会给我们带来生命危险 , 因此人们在也在不断地用科学技术来给我们自己创造更加舒适的居住条件 。
温度和人类的宇宙探索
在上个世纪 , 人类才第一次制造出足够强力的飞行器 , 能够让我们飞上无垠的太空 。 在将人造卫星送到地球轨道上之后 , 人们也开始考虑将人类本身送上去的问题 。
但是我们的宇航员毕竟也是“肉身凡胎” , 要去往太空首先需要解决的就是氧气和温度的问题 , 而且没有大气层保护的宇宙空间 , 必然也还存在着各种各样的高能宇宙射线 , 这些都会对人类的身体造成“致命打击” 。
所以 , 科学家们研制出了厚厚的宇航服 , 这种防护服能够给我们提供氧气、适宜的温度和阻挡宇宙射线的能力 , 正是在这样的防护服的保护下 , 人类才能够完成太空行走、登上月球 。 但即使是在没有重力的宇宙空间中 。
宇航服还是显得有些笨重 , 如何在将来把防护服变得更加轻便 , 并且将防护性能再进一步提高 , 成本也变得更低 , 是人类在太空探索过程中必不可少的研究课题 。 如果真的能够制造出这样的宇航服 , 那么人类在其他星球旅行、生活将成为一件可能发生的事情 。

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