零下273.15度的绝对零度,究竟有多可怕?能冻住光吗?
你感触感染过的更低温度是几?我国东北最冷的时候,气温能低到零下53度的样子。俄罗斯西伯利亚有一部门地域处于北极圈内,最冷的处所是零下73度,创造了北半球气温的汗青新低。
俄罗斯有部门地域的温度可以低至零下73度
那如果温度低到绝对零度——零下273.15度会发作什么事呢?
据说,那个温度连光都能冻住。
如斯可怕的极冷,生命还能存活吗?
起首,我们得看看,天然界中温度事实能低到什么水平,有没有绝对零度存在。
绝对零度详细数值为-273.15℃
地球上的天然界必定不存在绝对零度,南极大陆的更低温度是零下90度的样子,而北极更低温是零下70度的样子,跟西伯利亚差不多。并且如今存在着全球变热的问题,气温逐年上升,恐怕两极的更低温都改写了。
那么宇宙中有没有绝对零度的存在呢?
宇宙中的极端温度
因为有太阳的光照,地球目前是太阳系中最宜居的行星,固然它不是离太阳比来的行星。
地球刚好位于太阳系的宜居带,离太阳不近也不远
而有的行星固然离太阳十分近,但温度却相当低,好比水星,最热时蹿到零上430度,最冷时跌落零下160度,是太阳系八大行星中温度最极端的星球。
不外,宇宙中天然还有比水星更低温时还冷的处所。
在离地球约5000光年的处所,有一团半人马座旋镖星云,它是由宇宙中老年恒星内部流出来的气体、尘埃膨胀构成的,是目前人类能探测的宇宙中最冷的处所,温度为零下272度,十分接近绝对零度。
半人马座旋镖星云中的温度低至-272℃
当然,半人马座旋镖星云的温度也不成能到达绝对零度,事实所谓的绝对零度是热力学上的更低温,是理论下限,现实中几乎达不到,只能无限接近。
不外,如果有物体走到半人马座旋镖星云那里,本来的性量形态城市发作彻底改动。因为从理论上来讲,物体的温度是内部粒子运动表示出来的热量。
我们描述温度凹凸,会用热和冷来描述。摩擦生热的原理我们都晓得,当我们感应物体发热时,表达它的粒子在高速运动,摩擦便增大;当它冷下来的时候,则表达它的粒子运动速度减缓了,那时摩擦也减小了。
粒子的运动速度决定了物体的温度凹凸
假设天然界中存在绝对零度,那么,那个物体必定完全停行运动了。
当我们摸到静行的石头时,会觉得到它的冰冷,但冷和热又是相对而言,北极的冰块必定比低纬度地域的石头还冷。
静行也是相对而言,所以,我们看到石头没有动,是参照了我们本身或者其他高速运动的物体,现实上石头内部的粒子在运动,只是跟参照物比速渡过低了。同理,水星跌到零下160度时也在围绕着太阳公转,而不是停行了。
水星的温度固然很低,但它照旧在围绕太阳运动
绝对零度能冻住光吗
我们再来看看零下262度的半人马座旋镖星云,它也必定在运动,因为宇宙中所有的天体都在动弹,星云也会自转,宇宙星云因为运动碰碰、坍缩都不是稀有的事。
并且,有些星云是会发光的,好比发射星云会受四周的恒星激发而发光;反射星云靠反射四周恒星的光而发光;但气体尘埃星云因为四周没有发光的星体,它也是暗中的。
星云也会发光,次要是受四周恒星的影响
半人马座旋镖星云刚好属于反射星云,相当于也能发光,所以,零下272度的低温并没有冻住光。当然,半人马座旋镖星云没有到达零下273.15度,只能做参考。
光速是在介量和实空中传布速度更大的物体运动速度,但物体的运动速度无论多快都是有限的,跟绝对零度的事理一样,只能无限接近光速,却永久达不到光速。
光从分开太阳外表算起,需大约8分17秒就能抵达地球
从物体运动速度与温度的关系能够得出,温度也没有上限。那有下限吗?也没有,因为就目前的研究来看,天然界中没有绝对静行的物体,粒子的动能没有绝对的限造,那就是温度达不到绝对零度,只能无限接近的原因。
但是在理论上来说,能到达绝对零度的时候,物体已经完全静行了,那么就能够冻住光。因为光也是能量,有能量产生就有运动。
理论上而言,假设实能到达绝对零度,就可以冻住光
曾经有过那么一个关于绝对零度的尝试,就是造造超流体。超流体不是液体,但完全没有摩擦,垂曲90度的角度它都能“流”上往。造造超流体的原料是氮气,氮气是世界上最难液化的物量,但在接近绝对零度时,它被液化了。
光属于玻色子,也能够液化成超流体,2017年,加拿大蒙特利尔理工学院和意大利CNR纳米手艺研究所协做,将光液化成了超流体形态,称为液态光。所以,当温度到达绝对零度,光也能被冻住。
科学家们初次在室温下造造出液态光的相关论文颁发
绝对零度若何造造
光被冻住的理论有了,那么绝对零度能被报酬地造造出来吗?
确实有科学家造造出来了,据《天然·物理》杂志颁发的一篇论文称,美国和日本的科学家协做,在尝试室里把镱原子冷却到已经相当接近绝对零度了,可能是零下273.15度以上的十亿分之一度。
那个温度比宇宙中最冷的处所还要低,半人马座旋镖星云的温度跟它比都太热了。科学家利用激光,在尝试室里限造了30万个原子在光学晶格里的运动,才造出了如斯低温的情况。
在尝试室里面限造了30万个原子在光学晶格里的运动
但是把温度降到那个水平,已经不是地道的物理学了,而是更偏向量子力学。获得该功效后,研究团队又起头开发东西,想丈量镱原子在如斯接近绝对零度的情况中还会呈现什么样的行为。
那么,宇宙中有没有可能也存在绝对零度的处所呢?
也许是有的,只是人类还没有发现。可能阿谁极冷的处所比绝对零度的温度还要低。那么,阿谁处所应该是由反物量构成的,因为反物量要吸收物量的能量,让两边到达能量抵消的形态。
反物量会吸收物量的能量
在那个由反物量构成的空间里,时间应该也是停行的。因而,那个处所可能也会发作空间扭曲,以至发作爆炸。
从宇宙爆炸论来说,宇宙的起源是初始的奇点从热到冷改变发作了爆炸,在爆炸之前,整个宇宙只要那么一个奇点,空间时间都不存在,爆炸了之后才产生了如今的宇宙。
那我们是不是能够理解为,奇点其时是冷却到了绝对零度然后爆炸的呢?如果奇点没有发作爆炸而是停留在了绝对零度的情状下,那就是永久。
奇点有没有可能是在绝对零度的前提下爆炸的呢?
可惜,绝对零度是无法抵达的,温度是极限值,光速也是极限值,目前没有任何证据证明有工具能斩断光或者停住光,有光就必然有能量,运动也不会停行。所以,绝对零度冻住光的说法只能在理论里存在。
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