绝对零度能冻住岩浆不(在绝对零度之下)

前几天,超级寒流席卷我国,这可把全国人民冻得够呛啊。

而感觉到冷,就是低温这个概念反映到人身体上面最直观的感受。

自从低温的保鲜效应以及在低温下,不同物质会体现出和常温中不同的物理特性被发现开始。

人类就展开了对低温的进军,而这个进军的终点,就是可望而不可即的绝对零度。

绝对零度能冻住岩浆不(在绝对零度之下)(1)

今年的超级寒潮

遍览古今中外,讲述世界奇闻,我是便当菌。

温度,直接理解就是测量物体冷热程度的概念。

而从微观角度讲,是衡量物体分子的分子热运动剧烈程度的物理量。

温度越高,意味着分子热运动就更加剧烈。

反之,温度越低,那么分子热运动就更不剧烈。

在物理学界,用开尔文作为温度的标准。

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开尔文勋爵

看到这里,大家可能有点好奇。

那就是我们平时看天气预报的时候,都是说多少多少摄氏度,不是多少多少开尔文啊?

事实上,摄氏度是一种更加常用的温度标准。

它和开尔文换算的标准是摄氏度加上273.15就是对应的开尔文温标。

而绝对零度,就是摄氏度里的零下273.15度。

那么,什么是绝对零度呢?

首先,我们要明确一个概念,那就是绝对零度是一个理论值。

在这个温度下,世界上一切物质在绝对意义上停止运动,动能为0。

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宇宙里最冷的地方比绝对零度的温度高

我们知道,在哲学上,物质的运动是绝对的。

而体现到物理上,那就是热力学定律。

热力学定律认为一切空间必然具备热量和能量,而分子热运动就是能量和物质传递的方式。

所谓的绝对零度,指的就是没有能量和热量的绝对死寂。

在这个温度下,空间内所有的粒子处于绝对静止状态。

甚至是速度最快的光都会在这种温度下被“冻住”。

这还不算什么,要知道,我们一般以运动来衡量时间。

而一旦达到绝对零度,一切物体的运动就会停止。

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分子热运动图示,当温度抵达绝对零度时分子热运动将停止

那么虽然时间这个概念依旧客观存在并且不断流逝。

但是,在绝对零度中我们已经无法去衡量时间,换句话说,绝对零度甚至连时间都能冻结。

绝对零度带来的东西还不止于此。

绝对静止的粒子意味着对测量行为产生干扰的分子热运动停止。

这意味着“测不准原理”被打破,也就是我们可以测到一切物体的绝对精确值。

而一旦能得到绝对的精确值,那么只需要继续推导物理学和数学的原理。

我们就能计算出世间一切的初始态和未来会是什么样子的,也就是全知全能。

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全知全能的拉普拉斯妖

别说科学家了,只要是个智慧生命都无法拒绝这种诱惑啊。

于是,科学家以这个为目标,展开了研究。

只不过很可惜的是,绝对零度,是一个可望而不可即的概念。

根据热力学第三定律,任何空间都必然存在热量和能量。

并且热量和能量也一直在不断进行转换而不会消失。

这也就意味着,除非一个空间从一开始就没有能量和热量。

否则,绝对零度就只能无限地接近它,但是永远达不到绝对零度。

而如果从一开始就没有温度和能量,那意味着这个空间从一开始就是绝对静止的。

那么这个空间是不可能继续发展下去,产生生命的。

因为热力学定律同样有一条,那就是能量不会凭空产生或者消失。

如果一开始就没有能量,那么自然不可能凭空产生能量。

哪怕是我们认为中处于绝对零度的外太空,也因为宇宙背景辐射的缘故,温度大概是2.7开尔文左右。

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宇宙背景辐射

这个温度虽然非常接近绝对零度,但是,在物理学上不存在约等于。

没有抵达绝对零度就绝对不是绝对零度。

当然,这并不妨碍我们去追求绝对零度。

因为绝对零度虽然不可能抵达。

但是,作为超低温这一概念的极限,人们在追寻绝对零度的过程中,自然而然地接触到了超低温领域,

并且发现在超低温下,很多常温环境中的物质都显出了截然不同的物理形态。

这极大地推进了物理学的发展。

并且,可以预见的是,超低温必将对人类的生产生活以及科技发展产生极大地影响。

例如超导现象,超流体现象等,都是在研究超低温时发现的特殊现象。

超导现象指的是当温度低到一定水平之后,物体的电阻突然为零的现象。

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左边是汞在超低温下电阻的变化图,右边是超导体的完全抗磁性

这一现象被广泛应用于超导发电,超导输电等方面。

根据计算,如果把输电材料全部换成超导材料的话,每年在输电环节节省的电量能达到1000多亿度。

相当于节省了兴建数十个大型发电站的消耗。

而超流体则是在极低温度下,液体变得完全缺乏黏性,失去摩擦力。

不论多小的孔隙,超流体都能直接流淌过去。

目前为止,典型的超流体氦-4已经可以流过半径为0.00001厘米的毛细管。

这种尺度下,一般的液体是很难流淌过去的。

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超流体

超流体已经被广泛地应用于制作稀释制冷机以及高精度仪器中。

除去以上这两样,超低温领域带来的另一个研究方向则是偏向于生物学,也就是人体冷冻技术。

这一技术旨在将人体置于极低的温度下,使人体进入一种类似于冬眠的状态。

在这种状态下,人体的新陈代谢速度极慢。

因此可以极大程度的延长人的寿命。

科学家们希望可以用这种方式来实现超长距离的载人宇宙航行。

以我们目前的科学技术,宇宙飞船哪怕是亚光速。

也就是大于90%光速但是小于光速的速度都很难达到。

而离地球最近的恒星,除了太阳之外就是半人马座的比邻星了,这里距离地球4.2光年远。

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比邻星和太阳系的距离示意图

以现在的人类宇宙飞船速度,要想抵达那里,那起码要一万年以上。

好家伙人类历史才只有五千多年,这一下子一万年出去了。

而宇宙飞船能携带的物资补给存在上限,因此,让人进行上万年时间的航行基本上不可能。

但是如果利用人体超低温冷冻技术,将人冷冻起来。

等到快要接近比邻星的时候再唤醒,就没什么问题了。

当然,这项技术目前为止依旧存在相当的不足之处,还是一项亟待发展的技术。

绝对零度,作为温度的极小值而言。

对于我们确实是一个只能看见但是永远到不了的灯塔。

但是,在科技这条大船驶向灯塔的过程中。

路上的风景并不比灯塔本身差上多少。这也是科学探索的乐趣所在。

我是便当菌,大家有什么好奇的事件或者现象,也可以在评论区提出来。

我们一起进行讨论,我们下期节目不见不散。

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