如果宇宙中的溫度達到—273.15(絕對零度),時間會不會就停止了?為什麼?

時間史



看了其他答主的回答,普遍的答案都是時間不會停止,我的看法恰好相反。

科學家告訴我們宇宙大爆炸是時間的起點,在這之前時間是不存在的,那麼宇宙大爆炸為什麼會是時間的起點呢,答案是物質是由宇宙大爆炸而產生的。

而時間的本質實際上就是質能的交換,宇宙中的物質無時無刻都在進行著交換和重組,於是人類才能感覺到時間的流逝。


換言之如果物質不在運動了,時間就相當於停止了,那麼當溫度達到絕對零度的時候,宇宙中所有的粒子就喪失了動能和勢能。

動能和勢能的消失就意味著粒子不會在重組和分解,它們完全靜止在宇宙當中。

所以這個問題的答案是肯定的,當宇宙的溫度達到絕對零度(-273.15攝氏度)的時候,時間將會完全靜止。

當然了,絕對零度是不存在的,量子力學告訴我們,粒子的動量和位置是不可能同時確定的,它們二者的乘積要大於普朗克常數的二分之一。

所以假設粒子不再運動了,它們的乘積就變成了零,這個結果是違反量子不確定原理的,所以絕對零度是不存在的,另外熱力學第三原理也告訴我們,絕對零度是不存在的,所以你們懂了麼……


種植恆星


如果能達到,時間當然會停止。我們來看看所謂的溫度是什麼?而絕對零度-273.15℃意味著什麼?這可不僅僅是時間停止那麼簡單。

攝氏溫標

現在我們最熟悉的溫度單位是攝氏度,是瑞典人攝爾修斯(1701~1744)最早提出來的,以數字刻度表明溫度高低的方法。所以以他的中文譯名的第一個字為單位,符號為℃。

1742年,攝爾修斯將一個大氣壓下水的熔點與沸點,分別定義為100℃和0℃(這和現在的認知相反)。溫度越高度數反而越小,這樣顯得非常不自然,所以之後人們把這兩個定義調換了下,變成了0℃和100℃,才形成了我們今天熟悉的攝氏度。

-273.15℃被稱為絕對零度,是因為一切原子、分子的運動在這個溫度將會停止,而溫度的本質就是分子的熱運動,所以比-273.15℃更低的溫度不存在。在另一套溫度換算刻度中,-273.15℃則被作為起始溫度0,這就是開氏溫標,單位為開爾文,符號K。

然而,攝氏度將水的熔點與沸點分別定為易用的0℃和100℃,在我們日常生活中應用更方便。

開氏溫標

比起攝氏溫度——以水結冰時的溫度為基準,以科學家開爾文名字為單位的開氏溫標更為合理,它表現的是“絕對溫度”,所以又被稱為熱力學溫標。其刻度間隔與攝氏溫標相同。

它預示著溫度有一個下限,熱力學第三定律,也告訴我們這個下限溫度永遠也達不到。我們最多無限逼近它。

當物質接近這個下限溫度時,會出現一些不可思議的現象。比如,大部分金屬的電阻值將變為了零,變成了我們夢味以求的超導體。另外,液態氦在低於2.2K的極低溫下,會變成超流體,這是比超導體更有趣的現象。 所謂的“超流體”,可以以類似液體的樣子“沿容器壁反重力向上流動”,並能從液體無法通過的狹窄間隙(飛米直徑)中流出。之所以會出現這些神奇的現象,皆因原本存在於普通液體內的“黏性阻力”變為了零。再從根本上來說,這是因為氦原子屬於玻色子,而玻色子不用遵守“泡利不相容原理”(即在費米子組成的系統中,兩個或兩個以上的粒子無法處於完全相同的量子狀態)。

在極限低溫下,作為玻色子的氦原子全部可以變成了同一量子態,整個液氦可以看成一個宏觀的大原子,而以上說的所有神奇現象,都是源於這種量子態,也稱為玻色-愛因斯坦凝聚態。

即是玻色子原子在冷卻到接近絕對零度所呈現出的一種氣態的、超流性的物質狀態(物態)。1995年,麻省理工學院的沃夫岡·凱特利與科羅拉多大學博爾德分校的埃裡克·康奈爾和卡爾·威曼使用氣態的銣原子在170 nK的低溫下首次獲得了玻色-愛因斯坦凝聚。在這種狀態下,幾乎全部原子都聚集到能量最低的量子態,形成一個宏觀的量子狀態。

絕對零度

雖然絕對零度是絕對無法達到的,就像超光速無法實現一樣,但根據其定義我們也不難推測其結果。

絕對零度意味著凍結萬物,萬物皆靜,時間還有什麼意義?所以可以說連時空都凍結了。不僅如此,你想下電子一旦靜止了,原子也就崩潰了,物質必然消失,最後只剩一個空蕩蕩的宇宙?不,宇宙都不會存在。以愛因斯坦“物質與空間相互依存”的觀點來看,沒有不存在於空間中的物質,也沒有除去物質的純粹空間。物質的真正消亡,必將伴隨著空間的消除。

所以,-273.15℃這個溫度,我們雖然能計算出來,但永遠無法達到,也就是無法實驗驗證,但它依然屬於科學體系下,這反而值得思考。

總之,絕對零度僅僅是個概念,可以說是宇宙的生命線。為了保命,宇宙絕對不允許出現絕對零度。別看是降溫,真要達到-273.15℃,可是要消耗無限的能量,這和要把有質量的物體加速到光速一樣不可能。

反而是溫度的上限,還沒有確定的極限範圍,就是因為分子和原子具備進行無限劇烈運動的可能性。

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想法捕手


物體的溫度反映的是構成物體的粒子熱運動劇烈程度,兩者呈正相關。按照題主的設想,如果宇宙的溫度降低到了最低的溫度——絕對零度(約零下273.15攝氏度),粒子的熱運動全部停止,這是否就意味著時間也停止了呢?

畢竟,時間表徵事物的變化,當溫度到了絕對零度時,事物不再發生變化,所以等同於時間不再流逝。不過,溫度不可能會降到絕對零度,而且溫度和時間也沒有必然的聯繫。

在絕對零度下,粒子保持靜止,這意味著它們的動量和位置能夠被同時測出,這勢必會違背量子力學的一大法則——海森堡的不確定性原理。如果從熱力學的角度來看,宇宙的溫度也不可能變為絕對零度,因為能量交換和轉換的過程始終存在,宇宙的熵總是會增加。

不僅粒子本身不會完全靜止,而且粒子構成的宏觀天體也不會絕對靜止,它們在空間中必然會存在相對運動,所以時間也就不會停止流逝。事實上,根據相對論,時間是宇宙的基本結構,它是四維時空中的一維,它與物體是否在時空中運動以及物體的溫度高低並無關係。

除非宇宙坍縮回無窮小的奇點,所有的物質和空間都蜷縮到其中。在這種情況下,時間和溫度都已經沒有意義,這正是宇宙發生大爆炸而創生之前的狀態。


火星一號


討論這個問題之間,我們有必要先簡單瞭解一下絕對零度以及時間的定義。

一個物體的溫度來自於其內部的微觀粒子的運動,如果一個物體內的所有微觀粒子都停止了運動,那麼這個物體就達到了一個理論上的最低溫度,即絕對零度(零下273.15攝氏度)。

再來看時間的定義,事實上我們只能對“時間”這個物理量進行抽象的定義,即時間是物質的運動以及變化的連續性、順序性的一種度量。也就是說,如果宇宙中的物質不再具有運動或者變化的性質,那麼我們就可以認為時間停止了。

如果宇宙的溫度降到絕對零度,就意味著宇宙中的所有微觀粒子都停止了運動,相應的它們也不會再發生變化。在這種情況下,宇宙中的所有物質都不再具備運動和變化的性質,從以上我們對時間的定義來講,這是不是就可以說明,如果宇宙的溫度降到絕對零度,那麼時間就會停止?

雖然絕對零度不可能達到,但從理論上來講,這個結論看上去似乎這是正確的,然而量子力學卻告訴我們,沒那麼簡單!因為即使真的達到了絕對零度,宇宙中依然會有一種能量存在,那就是“真空零點能”。

量子力學認為,在宇宙真空中蘊含著巨大的本底能量,即“真空零點能”,這種能量會以正負虛粒子的形式不斷地形成,然後又成對地湮滅。

根據這個理論,1948年,荷蘭物理學家亨德里克.卡西米爾(Hendrik Casimir)提出了一個猜想,他指出如果在真空中,將兩個物體的間隙縮小到一定的程度,那麼這些真空中的虛粒子就不能在兩個物體之間形成。

而在其他位置形成的虛粒子,就會對這兩個物體造成影響,使它們有靠攏的趨勢,表現為兩個物體之間產生了吸引力。這就是有名的“卡西米爾效應”,1996年,科學家通過實驗證實了“卡西米爾效應”真實存在。

這也證明了量子力學中關於“真空零點能”的理論。因此,從量子力學的角度來看,即使整個宇宙都降到了絕對零度,但在量子真空裡依然還有量子漲落。這就意味著,在絕對零度下,宇宙中還是存在著運動和變化的性質,那麼時間當然也就不會停止。

只能說宇宙的神秘遠遠超出了我們的想象,我們現在瞭解到的,只不過是宇宙的冰山一角,也許還遠遠稱不上“冰山一角”。


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魅力科學君


會停止,要是宇宙能達到絕對零度“零下273.15度”,時間會停下來,一切都會停下來。

只要學過高中物理,你就應該知道這個概念,這個宇宙的最高溫度是多少呢?估計絕大多數人是不知道的。

粒子是宇宙大爆炸產生的,宇宙大爆炸那一刻溫度極高,這個溫度是1.42億億億億度,當溫度降下來,能量凝聚成了基本粒子,之後形成了原子、分子,坍縮成星系、恆星、便有了我們現今的宇宙。

宇宙的最高溫度和最低溫度,粒子振動得越來越厲害,溫度就會越來越高,如果我們能一直減慢一個粒子的振動,直到它停止下來,那麼這個時候就會得到一個最低溫度,這個溫度是零下273.15度,也就是絕對零度。

只要你有辦法能讓宇宙達到絕對零度,粒子就會停下來,一切也會停下來。

但是在這個宇宙中絕對零度只可無限逼近,但永遠也無法達到!





實驗小超人


如果宇宙某處的溫度達到絕對零度,那麼時間必然是靜止的。時間和溫度沒有必然聯繫,它們之間都是物質的量度。

絕對零度代表著物質運動靜止,那對應的時間度量也沒有意義了。

從宇宙大爆炸開始,物質都在運動,大到星系旋轉,小到電子躍遷。只要有運動就存在溫度,運動也是時間得以度量物質的前提。

我們先看看什麼是時間?

假設從此時此刻,宇宙中所有物質靜止,正反粒子對也不產生與湮滅了,地球也不自轉了,恆星也不發生聚變反應了......那麼時間就沒有意義了。因為即便“過去多長時間”,宇宙卻沒有發生絲毫改變。

時間就是度量物質狀態改變的量化工具。沒有改變就沒有時間。

在熱力學中,時間之所以是單項流逝的,在於宇宙從最低熵的奇點處發生爆炸,之後宇宙物質的熵在不斷增加。可以簡單地理解成物質變得越來越混亂。這種變化量就是時間的意義。

而溫度卻是度量物質的另一種特性的物理量。溫度在熱力學上的本質就是微觀粒子運動的劇烈程度的體現。只要物質有運動,那麼溫度必然大於絕對零度。

即便在周圍數億光年都不存在天體的宇宙空間中,也存在電磁波的輻射。即便沒有電磁波,還有真空的狄拉克之海,也就是正反粒子對像真空借取能量“憑空”產生,之後再湮滅釋放能量給真空,這些都是物質的運動。

所以絕對零度和時間靜止都是物質絕對靜止的不同體現。

絕對零度和時間是一種事物的兩種體現。如果A事物出現某一狀態,比然會同時出現B和C事物。那麼請問B和C有直接關係嗎?

答案是有,不過這種關係是邏輯上的,而不是本質性關係。

那速度達到光速時間也會靜止,是不是意味著絕對零度就可以實現?

首先達到光速,任何參考系將變得毫無意義,即便是光子是光速飛行,那麼以光子為參照物也不存在意義。

有靜止質量的物體不可以達到光速,這是因果悖論。

絕對零度是理論上的溫度下限,這一數值只存在於理論上,真實的宇宙不存在絕對零度的空間。

空無一物的真空其實在量子尺度上十分熱鬧,不僅存在光子,場,還有正反粒子對,或許還存在引力子。這些物質無時無刻都在運動,它們都攜帶能量,這些能量也表徵為溫度。

宇宙有最低的絕對零度,那有理論上最高的溫度嗎?

最高的溫度在宇宙大爆炸那一刻才存在,也就是普朗克溫度。和絕對零度同理,如果將物質化解為無限小的量,使其以最大的形式運動,再將這些形式能以積分的形式加在一起,那表徵出的溫度就是普朗克溫度。到目前為止,宇宙最熱的地方與普朗克溫度還相差甚遠。


科學認識論


首先絕對零度不可能達到,因為一切物質都處在永不停息的運動中,不可能達到絕對零度中全部靜止的狀態。

時間是什麼?

時間是用來表示事物的變化的,看似絕對靜止就什麼都不會變化了,但是這並不代表沒有時間。因為時間與溫度沒有關係。

絕對零度只是理論中溫度的下限,我們知道溫度代表著分子原子熱運動的劇烈程度,溫度越高,運動的越劇烈,相反也是成立的,運動的越劇烈,溫度也就越高,但溫度是一個含有統計意義的物理量,如果你只是討論數個分子、原子的運動,那是沒有溫度意義的。

絕對零度——不再有任何的能量和熱量交換,物質完全沒有粒子振動,並且其總體積為零,根據熱力學第三定律:不可能通過有限的降溫步驟來達到絕對零度。有的朋友會說,既然有限的步驟不可能,那就用無限的步驟來完成啊,其實“無限”這個詞在物理學中代表的含義其實也就是不可能了。

在國際空間站中將利用低重力的環境,採用激光製冷技術以及其他技術來完成將原子降至極低溫的操作。

雖然絕對零度不能達到,但實驗室中一直在做著逼近絕對零度的實驗,通過激光製冷、蒸發製冷、He3-He4稀釋吸收熱量製冷技術來完成降到極低溫的操作,甚至在未來磁製冷技術也會被應用。現在在實驗室中完成的降溫操作,甚至可以達到只比絕對零度高20萬億分之一攝氏度這種程度的低溫,這項實驗將可能在國際空間站中的冷原子實驗室中實現。

對此你們有什麼看法呢?歡迎在下方留言探討。我是科幻船塢,感謝大家的閱讀與關注

本文圖片來自於網絡,侵刪


科學船塢


正確理解時間,就能知道這就是停止時間


滬生泉
2018-10-0408:47


每個人都有屬於自己的時間,這就是壽命。其實,所有生命體有屬於自己的時間,也就是自己的壽命。如果生命體沒有了壽命,那麼,也就不存在了。

比如:太陽沒有了屬於自己的壽命,也就沒有了屬於自己的時間,太陽也因此不存在了。


然而,人們卻不習慣這麼看待生命體的時間,而是把所有生命體的時間看作為同一個時間,因為,在人們習慣上看來,任何生命體壽終,時間是不會停止的。


人們為什麼有這種錯誤的習慣認識呢?

這是因為人們用了萬能計時器——鐘錶,而鐘錶統一計量所有生命體的時間,從而,給人們一個錯覺:時間是唯一性的,是不能被任何生命體獨自佔有的。


然而,事實卻是這樣的:時間不是唯一性的,而是所有生命體都有自己的時間。注意:生命體自己的時間是與自己的空間共存,且不能分離的。

比如:生命體的壽命(時間)總與生命體的肌體共存的。

若我們能這樣看待時間,那麼,我們就能對任何生命體的時間進行調控了。

比如:我們讓人延年益壽了,這就是延長了人的壽命,或者說延長了人的時間。

又如:把人體速凍保存下來,這就是停止人的時間。(然而,我們還沒有辦法把停止的時間重啟。)


滬生泉


謝謝 @悟空小秘書 信任邀答。

首先聲明:別指望宇宙大爆炸與相對論之類神邏輯。還得就事論事,實事求是。

我們的時間計量,總是基於某個相對靜止的參照系,即絕對時間。例如測量地球系內的物體運動的時間,只以地球為絕對參照系。

因此,就本題而言,溫度的變化,絲毫不影響我們對絕對時間的測量。

事實是:朱棣文激光製冷效應,已經可以將鹼金屬原子雲的絕對溫度降低到:T=1納開,即:T=0.00000001開度=-273.1499999攝氏度。

就物理思維而言,這和絕對零度幾乎沒有區別。那麼,我們來看看,這個準絕對零度,對應的是什麼真實圖景呢?

其一:根據熱力學第一定律T=mv²/3k,激光通過康普頓效應,將原子雲粒子的速度急遽降低到:v=0.001米/秒。

這就意味著,原子的震盪速度非常緩慢,熱力熵幾乎達到最大值。尤其重要的是:粒子的能量,其實就是粒子的動能。

其二:原子內部的子系統,如電子、質子、中子的自旋速度、震盪速度很不容易被改變,因為自旋是粒子成形的根本動機,基態的進動或震盪是粒子自我存活的必要空間。

換句話說,粒子自旋與基態進動,是表徵粒子勢能或質量的固有特性。

結論:絕對零度,絕不意味著粒子停止自旋與進動,而是核外電子進動最終降到基態速度的臨界指標。

物理新視野,旨在建設性新思維,共同切磋物理/邏輯/雙語的疑難問題。


物理新視野


首先申明自己的觀點:這個問題如果準確的回答實際涉及兩個概念,一個是愛因斯坦的時空觀,一個是量子力學。

第一、從時間上理解:按照愛因斯坦的時空觀,時間是什麼,為什麼不會停止?答:時間並不是孤立存在的。

在人類歷史上,人們經過長期的積累,對時間也經歷了一個認識的過程。在牛頓的經典時空觀裡,時間和空間是兩個彼此獨立的概念。但在愛因斯坦的時空觀中,時間和空間是一個相互影響的整體,時間成了衡量一個物體物理變化的一個參量。既然速度(空間)有一個光速的上限,時間也必然有一個絕對停止的下限;既然信息和能量不可能完全達到光速,物理變化(時間)也不可能完全停止。所以從這個意義上來說,絕對零度是不存在的。如果絕對零度存在,也就意味著一切停止,時間也就失去了意義。

當然具體到樓主的問題,按照樓主的思維定式,如果一個物體達到絕對0度,它的時間確實就停止了。但其實這種思維方式是不對的,時間並不是孤立存在的。

第二、從物理上理解:為什麼不可能存在絕對“0”度?答:因為違反了量子力學中的不確定性原理。

相對愛因斯坦的時空觀,量子力學對絕對“0”度的解釋更加直接,易於理解。因為量子不確定性原理,量子不可能存在準確的位置和速度,只能以概率雲存在。而物質一旦達到絕對0度,也就意味著量子的速度和位置就將停止、被確定。所以量子力學決定了在宇宙中不可能存在絕對“0”度。

結論:所以綜上所述,在絕對“0”度的解釋中,相對論和量子力學實際上是不衝突的,都不允許絕對零度的存在。至於說存在會怎麼樣,沒人能夠設想,只能說,這兩大理論的解釋構成了我們這個穩態宇宙的基礎。

補充說明:有一種猜測認為,宇宙其實存在絕對“0”度,但是不能被測量,一旦測量溫度就會發生傳遞,從而就不是絕對“0”度了。但這種說法顯然無法證實也無法證偽,在我們現行的物理框架內,不論是相對論還是量子力學,都不允許絕度“0”度存在,也不允許時間停止。

致力科學於科幻,專注深度,歡迎喜歡科幻的朋友關注:深度科幻!


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