簡(jiǎn)單來講,達(dá)到絕對(duì)零度,時(shí)間當(dāng)然會(huì)停止,準(zhǔn)確來講,已經(jīng)不存在時(shí)間這個(gè)概念了。因?yàn)榻^對(duì)零度意味著連宇宙本身都走向終結(jié)了,還有什么時(shí)間?
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不過,答案雖然很簡(jiǎn)單,仔細(xì)分析,還有很多東西值得我們?nèi)チ私狻?/p>
首先,什么是溫度?
通俗來講,溫度是衡量物體冷熱程度的物理量,但這個(gè)定義顯然太籠統(tǒng)。物理學(xué)上是這樣定義的,溫度是反映微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的物理量,粒子運(yùn)動(dòng)得越劇烈,溫度就越高。不過由于單個(gè)粒子的熱運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的,因此通常采用大量粒子的熱運(yùn)動(dòng)來定義溫度。
按照這個(gè)定義來分析,如果粒子的熱運(yùn)動(dòng)完全停止了,也就是說粒子處于絕對(duì)靜止的狀態(tài),那么此時(shí)的溫度就是絕對(duì)零度,零下273.15度。
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這個(gè)溫度具體是怎么計(jì)算出來的呢?
簡(jiǎn)單講,是根據(jù)理想氣體公式計(jì)算的,按照該方程計(jì)算,當(dāng)溫度來到零下273.15度時(shí),氣體的體積會(huì)變成零。當(dāng)然,理想氣體在現(xiàn)實(shí)中是不可能存在的,只是一種理想狀態(tài),因此,絕對(duì)零度也是不可能達(dá)到的。
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從量子力學(xué)角度來分析,由于不確定性原理的存在,微觀粒子的速度和位置具有不確定性,兩者不確定性的乘積不能小于一個(gè)常數(shù),盡管這個(gè)常數(shù)非常小,但比零要大。
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不確定性原理意味著,微觀粒子的速度不可能是零,這表明微觀粒子永遠(yuǎn)在運(yùn)動(dòng),因此絕對(duì)零度是不可能達(dá)到的。
而且絕對(duì)零度這個(gè)溫度下限,也是熱力學(xué)第三定律的核心,告訴我們絕對(duì)零度是宇宙中溫度的下限,只能盡可能接近這個(gè)溫度,但永遠(yuǎn)達(dá)不到。絕對(duì)零度的存在就猶如光速一樣,宇宙中也存在光速限制,萬物的速度只能盡可能接近光速。
盡管物理學(xué)家明白絕對(duì)零度不可能達(dá)到,但他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中通過各種方式制造出接近絕對(duì)零度的環(huán)境,目的當(dāng)然不是突破絕對(duì)零度的限制,而是想看看當(dāng)溫度接近絕對(duì)零度時(shí),到底會(huì)發(fā)生什么。
如今,物理學(xué)家已經(jīng)制造出無限接近絕對(duì)零度的溫度,甚至只比絕對(duì)零度高38萬億分之一度。但千萬不要以為這么微小的差異,只要“努力一把”就可以達(dá)到甚至突破絕對(duì)零度的限制了,即便是如此微小的差異,也是難以逾越的鴻溝。
不過,當(dāng)溫度非常接近絕對(duì)零度時(shí),物理學(xué)家們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了某些不可思議,甚至違背常理的現(xiàn)象。
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比如說,在極低的溫度下,絕大部分金屬的電阻變成零,成為超導(dǎo)體。還有,當(dāng)液態(tài)氦的溫度低于2.2K時(shí),也就是僅比絕對(duì)零度高2.2度時(shí),就會(huì)變成超流體,這種物體形態(tài)比超導(dǎo)體更有趣更不可思議。
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什么是超流體?通俗理解就是,裝在杯子里的液體,會(huì)沿著容器壁做“反重力”向上運(yùn)動(dòng),還能從液體無法通過的極其狹窄的間隙中流出來。
之所以會(huì)這樣,是因?yàn)槠胀ㄒ后w內(nèi)的“黏性阻力”在溫度非常低時(shí)會(huì)消失。更根本的原因是,氦原子屬于玻色子,而玻色子不用遵守“泡利不相容原理”。因此,在極低的溫度下,所有的氦原子都可以處于統(tǒng)一量子態(tài),整個(gè)液態(tài)氦完全可以看作是一個(gè)超級(jí)大的原子,而這種量子狀態(tài),就是玻色-愛因斯坦凝聚態(tài),也是物質(zhì)的第五種形態(tài)!
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總結(jié)
到這里,伙伴們應(yīng)該明白為什么絕對(duì)零度無法突破了吧。
絕對(duì)零度,不僅意味著時(shí)間停止,更意味著萬物凍結(jié),甚至連時(shí)空本身都被凍結(jié)了,宇宙也走向終結(jié)了。
萬物凍結(jié),意味著任何微觀粒子都靜止了,原子是由原子核和電子組成的,電子在一刻不停地運(yùn)動(dòng),才能保持原子的穩(wěn)定。如果電子靜止不動(dòng)了,原子也必然會(huì)崩潰,萬物就必然消失,最終只剩下“空蕩蕩”的宇宙。
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說“空蕩蕩”的宇宙并不嚴(yán)謹(jǐn),因?yàn)橛钪嬉膊粫?huì)存在。按照愛因斯坦的觀點(diǎn),時(shí)空和物質(zhì)不能獨(dú)立存在,物質(zhì)依附于時(shí)空而存在,而時(shí)空中也不能沒有物質(zhì),并不存在沒有物質(zhì)的純粹空間。因此,如果物質(zhì)不存在了,時(shí)空必然也會(huì)消失。
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