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绝对零度 , 零下273.15度 , 是人类永远无法触及的最低温度 。 为什么会这样?
首先我们需要明白什么是温度 。
物理学上讲 , 温度是衡量物体冷热程度的物理量 , 从微观上来讲 , 就是微观粒子的平均动能 , 并不是单个粒子的动能 。
而绝对零度指的是微观粒子静止时的温度 , 所有粒子都静止了 , 就没有办法让它们更慢了 , 当然不会有低于绝对零度的温度了 。
那么为什么说我们无论如何都不能制造出绝对零度的环境呢?
因为微观粒子不可能达到静止状态 , 不管温度有多低 , 粒子总是会运动 , 这与量子力学有关 , 准确地说与量子力学中的不确定性有关 。
不确定习性原理表明 , 微观粒子位置和速度是不确定的 , 只能用概率来描述 , 位置的不确定性与速度(也可以说是动量)的不确定性乘积必须不小于某个常数 , 用公式表达就是下图:
从公式中可以看出 , 如果粒子静止了 , 意味着速度为零 , 它速度就确定了 , 也就是说不确定性为零 , 与上面的公式产生矛盾了 , 违反了量子力学的不确定性原理 。
那么 , 到底是谁发现了绝对零度呢?
法国科学家阿蒙顿早在1702年就提出了这个概念 , 他通过实验证明温度与空气压力成正比 , 同时推断存在一个最低温度 , 在该温度下的大气压力为零 , 并且估算出这个温度大约为零下240度 , 已经非常接近绝对零度了 。
虽然科学家知道无路如何达不到绝对零度 , 但他们总是想通过实验来验证一下 。 于是 , 他们就通过各种方法来创造出尽可能低的温度 。
2003年 , 美国科学家通过激光手段创造出了只比绝对零度高十亿分之一度的温度 , 创造了世界纪录 。
有人可能会说:仅仅高了十亿分之一度而已 , 再努力一把不就可以达到绝对零度了吗?
不要小看这极其微小的差异 , 那是我们永远无法逾越的鸿沟 , 就像无论如何努力我们都不可能达到光速一样 , 大自然早就限定了这一切 。
最后说一点 , 大自然存在最低温度绝对零度 , 很多人可能不知道 , 同时也存在最高温度 , 那就是普朗克温度 , 大约1.4亿亿亿亿度 , 那是宇宙大爆炸发生一个普朗克时间之后的温度 , 宇宙中所有的温度都比普朗克温度要低 。
【解决绝对零度,为何人类无法创造出绝对零度?】理论上如果你能创造出普朗克温度 , 就能创造出整个宇宙!
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