你知道在宇宙中最低温度是多少吗?
这样的温度极限究竟代表着什么?
让我们一起走进零下273.15摄氏度的世界,去探索这个让人想象都感到不可思议的极端温度吧。
一、人类能接近的最低温度。你知道吗?
就在2019年9月,科学家们成功实现了有史以来离绝对零度温度最近的一次接近。
当时,英国一所科研机构的科学家们,利用强大的冷冻设备,将一枚铯原子的温度降低到零点上方的仅一十亿分之二十万亿秒的温度。
这个令人称奇的温度就是绝对零度,即“0K”。
也就是摄氏零度的“零点”,即“−273.15℃”。
在这里,原子所具备的与温度有关的热运动已经完全被消除,而成为了至死都不会燃烧的“寒冷尸体”。
绝对零度意味着什么?现实中很难想象,但在理论上,达到绝对零度,物质的运动会完全停止,它们的熵(或称混乱度)会变成零。
而在热力学第三定律中,也确证了这一点。
这意味着,在这个温度下,就连最终极的能量形式“光”也将会变得“死僵”。
人们发现,这看似不可能达到的温度,其实在自然界中也并不是没有迹可循。
几千万年前,当宇宙正在初步形成时,宇宙背景辐射的温度也曾经达到过亚稳定的2.7K。
也就是零下270.45摄氏度,这里面蕴藏着可能是最接近绝对零度的温度。
这说明,事实上在宇宙中,尽管存在着太阳这样万丈熔炉一般的恐怖高热,但在宇宙背景辐射中,也同样存在着远超过人们想象的极端低温。
所以尽管看来不可思议,但这绝对不是科幻,而是在宇宙中真实存在的一个严酷的物理现象。
二、冻结一切的“零度”。在理论上,绝对零度意味着所有的原子和分子都处于能量最低的基态。
也就是说,物质中的粒子不再有任何的热运动,甚至包括原子核中的电子也不再围绕着原子核做环绕运动。
换句话说,物质中如果没有电子的环绕,这些物质就会变得毫无生气。
其实,在对绝对零度的探索中,人们并不仅仅满足于观赏这一看似不可能实现的极端温度。
因为在科学家看来,如果能在实验室中制造出与绝对零度接近的条件,那么这将为人类在太空中长期居住提供巨大的帮助。
说到这里,或许有人会产生疑问。“在太空中,适应极低温度的生命体早就会被现身了吧?”
其实远在几十年前,科学家们就已经开始在这方面进行尝试。
而经过一段漫长的探索与实验,人们渐渐明白了一个道理,那就是宇宙中的极端温度与生命的产生是背道而驰的。
尽管宇宙中的高温可以促进一些物质的交融与生成,但过高的温度同样也会让生命的蛋白质变得不稳定。
而若是处于极端的低温环境中,生命体的新陈代谢会变得异常迟缓,甚至会停滞不前。
这意味着如果当前温度为0℃,要将生命从0℃冷到 -273.15℃可能需要花上一段不菲的“岁月”。
所以说在实验室中“制造”出极端温度与拥有这一极端温度的天然环境又是两码事。
对地球上的人来说,处于绝对零度的环境下绰绰有余。
但是如果让人类真的置身于这种环境之下,想要回到正常温度下基本上是不可能的事情。
所以说在科技早已极大丰富的今天,在太空中寻找到与地球类似甚至是完全相同的温度环境,目前看来依旧是一件“遥不可及”的事情。
三、为什么总是273.15?绝对零度,这看似是一个任谁都无法企及的极限,但事实上它并不独立于世界,它与摄氏温标是息息相关。
早在2000多年前,古希腊出现了第一个温标,即“摄氏温标”。
可现实中人们发现,温度高低不可能无穷尽,所以自然也就不可能把温度划分得越来越精细的期望。
当时,人们试图把温度划分为100等份,并以水的沸点和结冰点作为温标的基准。
所以摄氏温标的初步划分是以水作为“基准物质”的。
而后,在20世纪出现了更为严谨的国际单位制。
在此过程中,一位来自于瑞典的天才物理学家开尔文(William Thomson)提出了一个与摄氏温标同样重要的温标,即“开尔文温标”。
所以后来伟大物理学家普朗克便根据热力学第二定律的要求,将摄氏温标与开尔温温标联系了起来,并在此基础之上认为,当某一物质处于绝对零度时,它的温度就为“零K”。
而在这之后,也就提出了一个永远不会发生改变的结论,即摄氏温标下绝对零度的数值为“-273.15℃”。
可以看到,无论是摄氏温标还是开尔文温标,其实都是和物质的热运动有关的。
而在物质的温度尺度中,最低的温度便是绝对零度,这是因为当物质达到这个温度时,它的熵便会变成零,这就意味着物质的分子由于缺乏足够的热运动而变得毫无生气。
所以尽管绝对零度是一个相对极限的存在,但它体现出来的严谨与重要性却不能被人们忽视。
笔者认为。随着科技的发展,人类对于绝对零度的探索也绝对不会停下脚步。
因为尽管把绝对零度从理论变为现实是一个不小的挑战,但同时也蕴藏着无数未知的可能。
而随着人类对太空的探索越来越深入,相信终有一天,人类将会打破这个“宇宙绝对零度”级别的极限。
不过话又说回来,就算在未来的某一天人类真的实现了控制绝对零度的技术突破。
那么这对于现实生活中的我们究竟意味着什么?
相信对于绝大多数人来说,绝对零度依旧是一个离我们十万八千里的天外物。
所以作为凡人,我们更应该做的便是珍惜现在拥有的一切,守住自己的初心,脚踏实地地过好每一天!
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