零下273.15℃有多可怕?一切都会静止,时间和空间都将失去意义|原创

根据科学界的主流观点,我们的宇宙诞生于一个极为致密的“奇点”,在宇宙诞生的第一瞬间,宇宙的温度大约为1.426833 x 10^32 K(开尔文),这一温度被称为“普朗克温度”,通常被认为是宇宙中最高的温度,那宇宙中最低的温度是多少呢?

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从理论上来讲,宇宙中最低的温度是0 K,转换成我们熟悉的温标单位,就是零下273.15℃(摄氏度),这也被称为“绝对零度”。只是从数字上看,我们就可以知道“普朗克温度”的可怕之处,而与之相比,零下273.15℃似乎就显得平平无奇,然而实际情况却并非如此。

零下273.15℃有多可怕?一切都将静止,时间和空间都将失去意义

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从本质上来讲,温度其实是指一个系统中的微观粒子运动的激烈程度,系统中的微观粒子的运动越激烈,温度就越高,反之亦然。

例如当我们说一杯水的温度很高时,其实是这杯水中的水分子的运动相对比较激烈,而假如我们的手不小心接触到了这杯水,那么这杯水中的水分子就会将自身的一部分动能释放到我们的手上,这时我们就会感觉到被水“烫”到了。

而当我们说一杯水的温度很低时,其实是这杯水中的水分子的运动相对比较缓慢,在这种情况下,假如我们将手伸进这杯水里,那么构成我们手的微观粒子的一部分动能就会被水分子吸收,这时我们就会感觉到这杯水是“冷”的。

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显而易见的是,当某个系统中所有的微观粒子都处于静止状态时,这个系统的温度就达到了最低,实际上,该系统此时的温度就是绝对零度,也就是零下273.15℃。

要知道一个系统中只要有一点点的能量和热量,就不会出现“所有的微观粒子都处于静止状态”这种情况,换句话来讲就是,当一个系统的温度达到了零下273.15℃时,该系统中的一切都将静止,没有能量、没有热量、没有运动,也不会出现任何变化,并且一直持续下去(假设没有外界干扰)。

这就意味着,假如宇宙的温度达到了零下273.15℃,那么宇宙中的一切就将从此进入永恒的静止,在这种情况下,就连时间和空间都将失去意义,而这就是零下273.15℃的可怕之处。

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值得一提的是,宇宙自从诞生以来就一直在降温,根据目前的观测数据,宇宙的平均温度已经降至2.7 K,也就是零下270.4℃,可以预见的是,宇宙的温度将在未来进一步下降,所以我们就有了一个问题。

宇宙的温度最终会不会下降到零下273.15℃?

就已知的情况来看,宇宙中自然存在的最低温度,出现在距离我们5000光年左右的“回飞棒星云”(Boomerang Nebula),该星云位于半人马座的方向,拥有两个较为对称的圆锥形结构,科学家通过观测和分析“回飞棒星云”中一氧化碳的热辐射所释放出的电磁波,计算出该星云的温度低至1.15K,也就是零下272℃。

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(上图为哈勃太空望远镜拍摄到的“回飞棒星云”)

而在人类的实验室中,还可以创造出比“回飞棒星云”更低的温度,在过去的日子里,专门研究极低温物理的冷原子物理学家们,使用激光、磁场等技术手段,已经成功地创造出了“nK”量级的温度(注:1 nK等于0.000000001 K,也就是零下273.149999999℃)。

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(上图为铷原子在170 nK温度下的玻色-爱因斯坦凝聚,该研究在2001年获得了诺贝尔物理学奖)

可以看到,上述温度已经与零下273.15℃非常接近了,但就是无法达到这个温度点,为什么呢?这是因为在任何的系统中,总是会存在各式各样的能量和热量,它们可以相互转换,但永远都不可能凭空消失。

而一个系统中只要存在着能量和热量,哪怕是只有一点点,就无法达到零下273.15℃,因此可以说,任何降温过程都只能无限地向零下273.15℃接近,但永远无法达到零下273.15℃,宇宙的降温过程当然也不例外。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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