12.12 絕對零度有多可怕?如果光線處於絕對零度,它會停止嗎?

引言:每當我們觀看科幻電影的時候,編者總喜歡用量子力學,黑洞,超光速,絕對零度等專業的名詞來拼湊劇情。我們今天就來扒一扒絕對零度這個概念,在許多小說中,絕對零度能凍結所有的物質,真的是這樣嗎?連光線也逃不過嗎?

絕對零度有多可怕?如果光線處於絕對零度,它會停止嗎?

絕對零度,其實指的就是零下273.15攝氏度。我們常見的溫度單位是攝氏度。安德斯是一位來自瑞典的天文學家,他在十九世紀的時候發明了一種溫度的計量單位。安德斯為了在測量的時候避免出現負值的情況,於是他把冰水混合物定義為100度,然後再把沸水的溫度定義為0度。安德斯把這段溫度分為一百份,每一份作為1度。當然,因為在不同的大氣壓下,沸水的溫度都不一樣,所以他還定義了這些定義是在一個標準大氣壓下。但為了符合人類的使用習慣,人們又把0度與100度的定義換過來。這就是攝氏度的來源。

絕對零度有多可怕?如果光線處於絕對零度,它會停止嗎?

在熱力學領域,開氏溫標開爾文更加常用。開爾文的符號是K,而且開爾文還是國際單位制的七大基本單位之一。在數值上,1開爾文等於1攝氏度,0開爾文就是零下273.15攝氏度。麥克斯韋-玻爾茲曼告訴我們,物體的溫度與它本身所具有的動能成正比。所以當一個物體的分子動能為0的時候,那麼它的溫度就是0開爾文,也就是絕對零度。然而根據能量守恆定律,能量不可能憑空消失,也不能憑空產生。所以在任何的空間,物體之間的熱量和能量都會互相傳遞,不可能為0,所以也不可能達到絕對零度。

絕對零度有多可怕?如果光線處於絕對零度,它會停止嗎?

那我們有沒有什麼方法或者手段能夠使溫度接近絕對零度的呢?我們日常的生活中,最常接觸的製冷設備只有兩個,一個是冰箱,另外一個就是空調了。這兩種家電在烈日炎炎的夏天可以說是必不可少,它們就像是上帝一樣讓我們從高溫中復活過來。空調的發明者是威利斯開利,我們必須感謝他,是他讓我們能在炎熱的夏天入睡。而冰箱的作用更加不言而喻了。不僅僅是在夏天,我們的生活基本已經離不開冰箱了,然而即使是製冷效果最強的冰箱,最多也不過是零下二十攝氏度。

絕對零度有多可怕?如果光線處於絕對零度,它會停止嗎?

這只是在家用的領域,所以我們使用的只是一下溫度不太低的冷媒。而在一些專業的領域,比如說醫療,工業研發等,它們使用的冷媒溫度更低。比如說一般的生物實驗室,需要將生物的樣本保存在零下四十攝氏度或者零下八十攝氏度進行實驗,他們的冰箱就有這樣的能力。而在醫療上,有一些皮膚疾病只需要利用液氮冰凍就可以治癒,液氮的溫度在零下196攝氏度。而比液氮更厲害的就是液氦了,它的最低溫度在零下268.9攝氏度。根據熱力學定律,如果我們使用的冷媒只有零下268.9攝氏度,那麼我們就無法用它產生比它更低的溫度了。

絕對零度有多可怕?如果光線處於絕對零度,它會停止嗎?

既然我們無法直接降低溫度來實現絕對零度的目標,我們不妨換一個思路。我們只要降低物質的動能到0,那麼它此時的溫度不就是絕對零度了嗎?於是科學家們正在利用多普勒效用,使用激光降低物體的動物,目前已經非常接近絕對零度了。


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