12.12 绝对零度有多可怕?如果光线处于绝对零度,它会停止吗?

引言:每当我们观看科幻电影的时候,编者总喜欢用量子力学,黑洞,超光速,绝对零度等专业的名词来拼凑剧情。我们今天就来扒一扒绝对零度这个概念,在许多小说中,绝对零度能冻结所有的物质,真的是这样吗?连光线也逃不过吗?

绝对零度有多可怕?如果光线处于绝对零度,它会停止吗?

绝对零度,其实指的就是零下273.15摄氏度。我们常见的温度单位是摄氏度。安德斯是一位来自瑞典的天文学家,他在十九世纪的时候发明了一种温度的计量单位。安德斯为了在测量的时候避免出现负值的情况,于是他把冰水混合物定义为100度,然后再把沸水的温度定义为0度。安德斯把这段温度分为一百份,每一份作为1度。当然,因为在不同的大气压下,沸水的温度都不一样,所以他还定义了这些定义是在一个标准大气压下。但为了符合人类的使用习惯,人们又把0度与100度的定义换过来。这就是摄氏度的来源。

绝对零度有多可怕?如果光线处于绝对零度,它会停止吗?

在热力学领域,开氏温标开尔文更加常用。开尔文的符号是K,而且开尔文还是国际单位制的七大基本单位之一。在数值上,1开尔文等于1摄氏度,0开尔文就是零下273.15摄氏度。麦克斯韦-玻尔兹曼告诉我们,物体的温度与它本身所具有的动能成正比。所以当一个物体的分子动能为0的时候,那么它的温度就是0开尔文,也就是绝对零度。然而根据能量守恒定律,能量不可能凭空消失,也不能凭空产生。所以在任何的空间,物体之间的热量和能量都会互相传递,不可能为0,所以也不可能达到绝对零度。

绝对零度有多可怕?如果光线处于绝对零度,它会停止吗?

那我们有没有什么方法或者手段能够使温度接近绝对零度的呢?我们日常的生活中,最常接触的制冷设备只有两个,一个是冰箱,另外一个就是空调了。这两种家电在烈日炎炎的夏天可以说是必不可少,它们就像是上帝一样让我们从高温中复活过来。空调的发明者是威利斯开利,我们必须感谢他,是他让我们能在炎热的夏天入睡。而冰箱的作用更加不言而喻了。不仅仅是在夏天,我们的生活基本已经离不开冰箱了,然而即使是制冷效果最强的冰箱,最多也不过是零下二十摄氏度。

绝对零度有多可怕?如果光线处于绝对零度,它会停止吗?

这只是在家用的领域,所以我们使用的只是一下温度不太低的冷媒。而在一些专业的领域,比如说医疗,工业研发等,它们使用的冷媒温度更低。比如说一般的生物实验室,需要将生物的样本保存在零下四十摄氏度或者零下八十摄氏度进行实验,他们的冰箱就有这样的能力。而在医疗上,有一些皮肤疾病只需要利用液氮冰冻就可以治愈,液氮的温度在零下196摄氏度。而比液氮更厉害的就是液氦了,它的最低温度在零下268.9摄氏度。根据热力学定律,如果我们使用的冷媒只有零下268.9摄氏度,那么我们就无法用它产生比它更低的温度了。

绝对零度有多可怕?如果光线处于绝对零度,它会停止吗?

既然我们无法直接降低温度来实现绝对零度的目标,我们不妨换一个思路。我们只要降低物质的动能到0,那么它此时的温度不就是绝对零度了吗?于是科学家们正在利用多普勒效用,使用激光降低物体的动物,目前已经非常接近绝对零度了。


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