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综述

经研究,保持人体生命活动的最低温度为14.2摄氏度,最高温度为46.5摄氏度,如果人直接暴露在空气中,可以接受的最低气温则低至零下一百多度。

处于绝对零度“零下273.15℃”时,时间和空间的意义都将不复存在

不过,这只是人类可接受的温度范围,那么,世界上存在的最低温度是多少呢?

我第一次思考这个问题的时候第一反应是可以使水结冰的“零度”,然而答案并非如此。

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在1848年,英国物理学家威廉·汤姆逊·开尔文告诉了我们一个答案—零下273.15摄氏度,即“绝对零度”。

在这个世界上,是否存在某一个角落处在绝对零度中?它们又是以怎样一种形式存在着?让我们一起来学习探索吧。

是否能达到绝对零度?

在1787年,法国物理学家雅克·查理发现:“理想气体每降低1摄氏度,它的体积就会缩小它0摄氏度时体积的1/273”。

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让我们试想一下,如果理想气体像这样一直进行降温,那么当它的温度达到零下273摄氏度的时候,理想气体的体积不就变成了“零”。

那么,这时候是否意味着气体消失在了空气中,这种物质真的存在吗?这显然是不可能的。

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也是从这个疑问开始,人们对“绝对零度”的存在展开了激烈的探讨。

虽然威廉·汤姆逊·开尔文在1848年发现了“绝对零度”的准确值,但是,这并不意味着绝对零度在现实中真实存在或是能真正达到的。

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世界上的物体都是由分子、原子等粒子组成的,而我们从接触到的物体上所感受到的温度都是因为它们内部所发生的粒子的热运动。

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由于物质的温度取决于其粒子的动能,也可以说是运动速度,若粒子的运动速度越快,则其物质的温度越高;若粒子的运动速度越慢,则物质的温度越低。然而,物质内粒子的热运动不会停止,也正因此,能斯特在1912年告诉了世人“不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度”。

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理想状态下,处在绝对零度下的物质中所有的粒子都将停止运动。然而,在整个宇宙中,绝对零度是永远不可能达到的,只能无限靠近这个底线。

因为在自然界中,物体中必然存在着能量和热量,任何能量都不会凭空消失,除非从一开始就不存在任何能量,否则将不会达到绝对零度。

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根据相对论中表示宇宙中不存在绝对静止的参考系,也就说明,宇宙中不存在绝对静止的物体,如果有粒子绝对静止,那么这将与相对论相悖。所以,这也是绝对零度无法达到的重要佐证。

这就证明,绝对零度是一个只存在于理论中的概念,在现实中,我们是绝对不可能达到这样的一个极限温度的。

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对绝对零度的逐渐靠近

不过,人们对于自然宇宙的探究是永无止境的,1979年,有天文学家发现了距地球5000光年的“回力棒星云”。这被认为是自然界最冷的地方,被称为“宇宙冰盒子”,那里的气温低至零下272摄氏度,比绝对零度仅高1摄氏度。

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有许多国外的科学家们也做过有关绝对零度的实验,可是也仅仅只能达到零下240多度,但是在这个过程中,有了一个重要的发现,科学家们发现光的速度竟然减慢了,那么由此可证,在绝对零度下,光也是能被冻住的,也可以说,在绝对零度的环境下,是不存在光的。

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温度、时间、空间

根据粒子运动与温度的关系,我们可以知道,当物体的粒子不做任何运动的时候,物体的温度也将下降到一个极限—“绝对零度”。

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那么,让我们将这个结论上升到宇宙的范围,当整个宇宙到达了绝对零度之后,所有物体的所有运动都将停止,物体的运动一旦停止,时间和空间也就没有了意义。

我们有时候可以在一些科幻片中看到“时间静止”,这时候,一切事物都会保持一动不动的状态,这也就表示,运动与时间是密切相关的,而在绝对零度的环境中,所有物质粒子都保持着绝对的静止。

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也就是说,当达到绝对零度的时候,时间也是绝对静止的,所以,在绝对零度下,时间就失去了意义。

根据雅克·查理的发现,如果有物质真的达到了绝对零度,那么,这个物质的体积将变成“零”。

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温度本身就是由粒子运动产生的,在理想状态下,如果只考虑物质层面的话,那么当一个空间不存在任何物质粒子,这个空间就是绝对零度。

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绝对零度的“特殊对待”

一说到“不存在任何物质”,难免会想到真空环境,它对于绝对零度来说,确实有一点点特殊,因为,在绝对零度下,存在一种能量—“真空零点能。”

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海森堡不确定性原理表示“不可能同时以较高的精确度得知一个粒子的位置和动量”。

我们可以假设,如果粒子运动停止下来,那么它的动量和位置就可以同时并清晰地得知,这违反了海森堡不确定性原理。

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所以,在绝对零度的环境下,粒子一定在运动,而该粒子在绝对零度下的运动所拥有的能量就是“零点能。”

而真空零点能就是绝对零度这种霸道环境中特殊的存在。

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达到绝对零度有多么可怕

高温会杀死细胞,而低温不会破坏细胞,只会降低其活性。然而,绝对零度,这个完美的零度,却有着很大的杀伤力。

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当温度到达零摄氏度,水就会结冰,而人体中百分之七十都是水,假设人接触到了绝对零度,短时间内可能还能进行生命活动,但是,经过很短的一段时间,人体的“水”则会被冻住,所有的器官都会被撑爆、炸裂,人没有存活的可能性。

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在地球上的其他生物也会是如此下场,而对于进行光合作用释放氧气的绿色植物,影响最大。

首先,在绝对零度中,光是没有速度的,也就是说,处在绝对零度下的地球是一片黑暗,更不要说光合作用了;其次,和人一样,植物也是会被冻死的;最后,绝对零度下不存在任何运动,所以,若想让生物存活简直是天方夜谭。

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结语

虽然绝对零度只存在于理论中,但是,人类现在已经靠科技一步一步接近“绝对零度”的温度。

科学研究的步伐是永无止境的,在将来人们也会针对绝对零度有更多发现。

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