除去特别寒冷的地方,一般人類居住地的最低溫度就是零下十幾攝氏度。可這就讓很多人為冬天的寒冷發愁。可事實上,光是地球上的最低溫度就比這個溫度要低很多,更不用說比地球寒冷很多的宇宙了。而目前人類通過現有的知識推測發現,世界上最低的溫度是絕對零度,而它用生活中常用的攝氏度表示就是零下273.15攝氏度。
地球上是否存在絕對零度的物體?
可目前人類至今未能找到溫度為絕對零度的物體。那麼它究竟有多冷?難道零下273.15攝氏度的溫度就能讓時間和空間都被靜止嗎?
人類發現的最低溫——絕對零度
我們無法憑借想象感知到絕對零度有多冷,我們也無法像平時一樣通過直接接觸來體會零下273.15攝氏度的溫度。因為科學家們還未發現絕對零度的物體。零下273.15攝氏度從數值上看并不大,但是聯系我們的生活經驗就能感覺到這個溫度有多麼寒冷。手術時通過低溫讓人完全失去知覺的液氮也隻有零下100多攝氏度的溫度。
液氮
其次是因為這個溫度是科學家們按照理想情況計算出來的溫度下限。這個溫度下限,就像人類一直沒找到的溫度上限一樣,遠超出現代科學的研究範圍。絕對零度具有假想性,先假設構成這個物體的分子不再運動,然後根據相關公式計算出這個物體當時的溫度。這樣一個充滿假想主義色彩的概念注定是不能通過人類的創造出現在現實生活中的。
計算出來的絕對零度
大家應該都還記得當時學習物理的時候被老師反複提及的一個知識點,那就是一切物體都在運動。由這個知識點引申出每個物體具有溫度的原因,那就是其中的分子在永不停歇地做各種運動。而且快速運動的分子會讓這個物體擁有比分子運動慢的物體更高的溫度。同時由于溫度和分子運動速度是兩個相互影響的物理量,物體自身的溫度也會反過來影響這種運動速率。可我們既無法停止微觀層面的運動,也無法停止無時無刻不進行的熱傳遞。因此,溫度被降到接近絕對零度的物體無法繼續被降溫,這就導緻我們無法人為制造絕對零度。
分子運動速度和溫度的關系
目前人類制造出最接近絕對零度的物體是實驗室中一塊金屬—铑。研究人員将它冷卻到了-273.1499999999攝氏度,無限接近絕對零度但就是無法到達-273.15攝氏度。
極寒之地中被靜止的時間和空間
雖然宇宙中沒有如此低溫的地方,但是有一個地方卻非常接近。那就是布莫讓星雲。這片被認為是宇宙中最冷角落的星雲中的溫度隻比絕對零度高出1.15攝氏度,即溫度僅為-272攝氏度。而這片由瀕死的恒星噴射出來的星雲由于周圍沒有熱源,隻能依靠自身的熱量進行膨脹,其中的溫度還在不斷降低。所以這片極寒之地的溫度可能會降到絕對零度,到那時,那裡的時間和空間将被靜止。
布莫讓星雲
因為科學家們根據現有的資料研究發現,當物質處于絕對零度時,物質将喪失我們目前認知中的基本形态,而處于另外一種新的特殊狀态。基礎形态就是我們日常生活能接觸到的物質的固态、液态、氣态三種狀态。即使是其中流動性最差的固态,構成物質的微觀粒子仍然在不停地運動。可是,絕對零度卻建立在空間内所有的分子都保持絕對靜止的基礎上。
物體的三種狀态
這也意味着絕對零度的空間内的時間和空間都完全喪失意義。因為時間和空間是在物質運動的基礎上被人為定義出來的概念。在完全改變物質狀态的絕對零度空間内,時間無法展現其不斷流逝的特性。而處于絕對零度的地方裡隻有一個固定的時間和空間,也就是說這裡将一直保持着到達這個溫度前一刻的狀态。
分子靜止
雖然這種情況遠超出我們目前的想象,但浩瀚的宇宙中最不缺的就是奇迹。
宇宙結局的猜測之一
絕對零度的寒冷程度和神奇能力讓很多人都無法想象。可不僅是這個星雲,一些科學家們表示,宇宙在經過無數年的發展後也會變成溫度為絕對零度的死寂之地。這也是很多人相信的關于宇宙結局的一種說法——熱寂說。這種猜測主要來源于通過宇宙數據推測出來的宇宙過往的變化。
對于宇宙未來的猜想
科學家們發現,随着宇宙越來越大的同時,其溫度也正在下降,現在它的零下270攝氏度左右的平均溫度就是從當初的宇宙大爆炸的1.4×10^32開爾文的高溫逐步下降下來的。而且科學家們還推測出宇宙的溫度還有繼續下降的趨勢。也許在未來的某一天,整個宇宙的溫度就會完全下降至絕對零度。到那時,空間和時間都被靜止。雖然客觀上宇宙還存在,但相對于生活在宇宙中的生物來說,時間和空間将不複存在。
時間靜止
從絕對零度這個概念被提出開始,關于熱寂說的讨論就一直讓各方人士不約而同地站出兩個勢均力敵的陣營。很多堅定相信現代物理學的人認為,絕對零度是一個永遠不可能在現實生活中達到的溫度。所以,宇宙溫度永遠不會降低到絕對零度。可不少天才人物都提出很多猜想來支持熱寂說。不過,由于人類目前的科技無法通過做相關的實驗來驗證這些猜想,關于熱寂說的争論中,反對意見占據主導地位。
宇宙熱寂說
可同樣由于人類既無法證明時間和空間等虛無缥缈的概念,又無法制造出絕對零度的物體,那些反對的人也無法推翻熱寂說。不過,宇宙的結局會怎麼樣,離我們人類是十分遙遠的。
結語
通過日常生活經驗,我們能知道絕對零度是一個冷到可怕的溫度。而我們雖然無法在現實生活中找到零下273.15攝氏度的物體。但我們可以通過現有的知識,想象到絕對零度的空間其實就是一個絕對靜止的空間。或許随着科技的發展,科學家們會有全新的發現來颠覆我們現在的認知,更加廣闊的世界等着我們人類發掘。
有話要說...