在零下273.15度,连光也可以被冻住,这绝对的零度,究竟有多可怕?


在零下273.15度,连光也可以被冻住,这绝对的零度,究竟有多可怕?


文章图片


在零下273.15度,连光也可以被冻住,这绝对的零度,究竟有多可怕?


文章图片


如果地球真的到了零下273.15度 , 连光都能被冻住 , 我们的地球会变成什么样子呢?
我们在地球上感受到的温暖都来自于燃烧的太阳 , 其实放眼整个太阳系 , 地球已经是温度最适宜的星球了 , 比如离太阳最近的水星 , 在白天受太阳直射时的温度可达432摄氏度 , 晚上最低气温能达到零下172摄氏度 。

宇宙中存在许多极端的温度 , 尤其是在灼热的恒星上 , 最高温度可达上亿摄氏度 , 而在距离地球5000光年的旋镖星云上 , 那里的温度达到了零下272摄氏度 , 非常接近绝对零度 , 绝对零度是宇宙中最低的温度 , 即-273.15摄氏度 。
宇宙中的最高温度还没有上限 , 为什么最低温度只有零下二百多摄氏度?
严寒可以冻结万物 , 那么绝对零度可以冻住光甚至是时间吗?摄氏度的概念由瑞典天文学家安德斯发明 , 当时他把冰水混合物的温度定位100摄氏度 , 再把沸水温度定义为0摄氏度 , 当然在不同大气压下沸水的温度也不一样 , 所以也有一个标准大气压 , 后来人们为了使用方便 , 调转了0和100度的定义 。
【在零下273.15度,连光也可以被冻住,这绝对的零度,究竟有多可怕?】在热力学领域 , 开示温标开尔文更加常用 , 即K , 1k就等于1摄氏度 , 0k即绝对零度:-273.15摄氏度 。
从十九世纪开始 , 科学家就在研究绝对零度 , 人们首先对“热”提出了一种概念:热是运动的 , 后来伦福德提出了热运动说 , 他认为分子热运动的剧烈程度就代表着温度 , 分子热运动越强 , 物体温度就越高 , 反之温度就越低 。
根据不同物体分子运动强度大小 , 就产生了温度差以及热传导和热交换现象 , 热能在不同物体之间互相传递 , 同时也产生了能量 。
分子可以剧烈的运动 , 以至于温度可以达到上亿摄氏度 , 但分子能否完全静止下来 , 从而达到最低的温度呢?
科学家按照这个理论推断 , 计算出了最低温度是-273.15摄氏度 , 在这个温度下 , 分子达到了静止的状态 , 动能完全消失 , 系统内能量为0 。
此时气体将不存在体积 , 达到绝对真空的状态 , 绝对真空已经没有空间和物质了 , 显然它不可能存在于地球上 , 那么宇宙中的其他地方有绝对零度吗?

通过研究发现 , 宇宙中的确有许多温度极低的星球 , 比如我们熟知的天王星和海王星 , 但他们的温度离绝对零度还有很大距离 。
科学家又把目光投向宇宙大爆炸的余热:宇宙微波背景辐射 , 它的温度已经达到了-270.45摄氏度 , 分子运动速度越慢 , 再往下降低就越困难 。
目前已知宇宙中最低的温度为-272摄氏度 , 位于距离地球5000光年外的一个原行星云 , 根据热力学定律 , 绝对零度在我们的宇宙不可能达到 。
牛顿最早提出光应该是一种粒子 , 但惠更斯和牛顿讨论后 , 又认为光或许是一种机械波 , 假如光是波动的 , 那么这束光进入绝对零度的状态时 , 被冻住的可能就是几道波 。
后来爱因斯坦综合了两种观点 , 提出了光的波粒二象性 , 巧妙融合得出了这个结论:光沿直线传播 , 假如光呈粒子态 , 那么它可能就变成了一根笔直的棍子 。
不过这一切只是理论上的状态 , 首先在人类已知的知识中 , 绝对零度不可能达到 , 其次一旦光子进入了绝对零度区域 , 这片区域就不再是真空的 , 绝对零度的状态随之也被打破了 , 实验也就失去了它原本的意义 。
在绝对零度的世界里 , 没有物质没有运动 , 自然就没有空间和时间 , 在138.2亿年的宇宙大爆炸之前 , 基本就处于绝对零度的状态 , 除了初始的奇点 , 周围什么都不存在 , 包括时空 。 所以从某种意义上来说 , 绝对零度也意味着永恒 。

让宇宙从除奇点外空无一物演化到如今波澜壮阔的宇宙 , 首先出现的氢和氦演化出了后续的各种物质 , 所以研究宇宙宏观的热量变化 , 就是在研究宇宙整体的演化 。
随着初始能量的耗尽 , 宇宙最终会停止膨胀 , 不再诞生新的恒星 , 宇宙中的熵越来越高 , 最后恒星全部熄灭 , 陷入一片死寂 。

这时整个宇宙进入最低能量状态 , 无限接近绝对零度 , 但永远不可能达到绝对零度 。

推荐阅读