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回顾:零下273.15摄氏度会是什么样?一切都将静止,包括“光”

对于南方人来说,在网络上看到的东北的冬天,室外洒一壶热水,能够瞬间冻成冰碴。东北冬天的最低温度居然可以达到零下54℃,说实话,虽然没有体验过,但光是想想就觉得挺冷的。

洒水成冰

在这样的低温环境下,若不是有意为之,四周都是寂静一片,似乎随时都能将“千山鸟飞绝,万径人踪灭”的场景拿出来做比,就像是一切都被冻住了。那么我们尝试着想象一下,在绝对零度的环境中,事物会是什么样子呢?

寂静的冬天

温度

任何物质都会有一个结冰点,在这个点上,物质会发生一些形态上的变化,一般就是使液态凝聚成固态。这就像是将一个能够产生运动的物质固定下来,使它相对静止,最常见的就是自然界中的水,不管是河流还是积水,只要被冻住,就会凝固在一个地方不轻易发生偏移。

冻住的滴水相对静止

但世界上没有什么物质是绝对静止不动的,它们的内部一直都有分子运动,只是有速度的差异,从而导致了物质的温度差异。

在太空中,温度同样不会消失,因为太空并非完全的真空状态,里面还包含了很多宇宙辐射和微粒子,它们同样会产生运动。而只要有物质运动行为,就会产生热量。

粒子运动

因此,温度越低,说明物质运动的速度越慢,相对应的,物质运动越快,其本身的温度也就会越高。就好比在正常状态下坐着的人和一个跑步的人,他们的动能不同,体温也绝对会产生差异。

绝对零度

到目前为止,人类在地球上可以感知到的最冷的地方是在南极,那里的最低气温已经足够让人望而却步,直接跌到零下93.2℃。在这样的环境中,普通的钢管都会被冻得像一块脆弱的玻璃,用力一击即碎。相比与地球表面其他地方,这里冻土千里,水面也被冰封,少有生物生存。这是大环境的淘汰与选择。

南极冰川

那么在绝对零度下,所有的一切都将静止,包括光。

虽然根据热力学第三定律来说,不管是在什么空间当中,都必然会存在物质,而物质必然会有运动,不管是内部运动还是外部运动,都会产生能量于热能,也就是说,只要有物质存在,就必然会有温度差异,哪怕这个差异小到可以忽略不计。

所以,除非这个空间从来没有产生过物质,也没有任何动能和热能,否则绝对零度将会永远是一个无法达到的极限温度,只有可能无限接近。

也就是说,在绝对零度的环境下,没有任何任何物质可以产生粒子震动,也可以说不会存在有体积的物质(或者物体不再是我们观念中的固、液、气任何一种形态,而是一种积聚的单一实体“超原子”)。

低温

光不可能单独存在于某个地方,它需要某个介质传播才能分散到各处。也就是说,没有物质的存在,光也无法到达。

一般情况下,光按直线传播,这是在同种介质的传播下作用下才能发生。比如水面和空气,这两种物质对于光的传播作用是不一样的,所以会让人产生一种视觉上的差异。

光的折射

宇宙中大部分地区都是黑暗的,这是因为在太空环境中,空间的无限扩大导致了物质的分散,物质密度非常小,成为相对于地球的真空状态。光的传播介质不足,光线自然也就不够,相应的,物质少、分子运动也少,太空中的温度也会很低。

黑暗的太空

在没有物质存在的绝对零度状态下,光也会失去传播途径,陷入“静止”,就像是在空中冻住的气体。说实话,这的确很难想象。

宇宙产生

科学界普遍认同宇宙产生于一场大爆炸,在大爆炸发生过后的100亿年里,整个宇宙都陷入高寒气温当中,经过漫长的物质运动,才慢慢升温,产生生命。

宇宙大爆炸

但前面也说到,绝对零度只是理论上的温度下限,实际上是不存在的。

在初中的物理学中我们也知道,物体的“静止”和“运动”都是相对存在的。宇宙中也一样,没有就绝对状态下的物质,而粒子运动始终存在,所以温度也不会完全消失,没有完全的绝对零度。

人类目前在宇宙中发现的最冷的地方,也就是在距地球5000光年的半人马座方向的“回力棒星云”(Boomerang Nebula),它的温度大约在零下272℃,与绝对零度相差甚小,被称为“宇宙冰盒子”。

在宇宙大爆炸的观点推论中,爆炸后的宇宙正是处于高寒的大环境下,平均温度大于就在270.3℃,于是这片星云就成了宇宙大爆炸理论的最强证明之一。

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  • 原文链接https://page.om.qq.com/page/O0J2tOv7d9N-NB8oHeHNms0w0
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