综述1593年|零下273.15℃有多可怕?一切都将静止!包括光也会被“冻结”( 三 )


也正因如此 , 当光子流禁止不动的时候 , 光自然也就会静止不动了 。 很多人对此可能不太理解 , 其实这还要从绝对零度的宏观表示和微观运动开始说起 。
综述1593年|零下273.15℃有多可怕?一切都将静止!包括光也会被“冻结”
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黑洞模拟图
在热力学的世界里面 , 温度其实就是物质内部的分子和原子等粒子进行热运动的宏观表示 。 以一杯热水为例 , 当我们用手去触摸的时候 , 宏观感受是水温很高 。
可在微观理解里面 , 这主要是水分子在外部加热的情况下 , 内部粒子热运动加剧 。 当我们用手去感受的时候 , 这种运动便找到了能量突破口 , 对我们传递能量 。
而绝对零度 , 就是禁止这种能量的产生 。 从这里我们就可以知道 , 由于光子在量子场论之中是电磁场量子化的直接结果 , 所以光的粒子本身也是和其他的实物粒子一样具有基本结构 。
而只要是粒子结构 , 就不得不服从绝对零度的管束 , 在这样的情况下 , 光自然就无法继续传播了 。
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热水的水分子运动更加剧烈
绝对零度猜想
由于粒子运动是相对的 , 永远不可能完全静止 , 所以绝对零度根本无法实现 。 无论科学家们做出怎样的努力 , 最终也只能无限地接近而已 。
更重要的时 , 在绝对零度的条件下 , 气体的体积和压力将降至零 , 这根本不符合“极限”的标准 。 那么当未来某一天真的出现绝对零度之后时 , 宇宙又会有怎样的变化呢?
在现代物理学之中 , 科学家们已经公认了137亿年前的宇宙大爆炸 。 当宇宙从一个体积无限小 , 质量无限大的奇点爆炸开来时 , 由于膨胀的影响 , 宇宙的整体气温是极低的 。
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宇宙大爆炸模拟图
一直到百亿年之后 , 宇宙的平均温度才逐渐升高 。 可根据现如今的科学资料现实 , 宇宙仍然在持续不断的膨胀 , 星系 , 天体以及物质之间的距离也逐渐变得越来越远 。
在这样的情况下 , 宇宙平均温度逐渐降低就成了不可逆转的现实 。 等到了一定程度以后 , 科学家们预言的“热寂”就会出现 。
以恒星为例 , 在钱德拉塞卡极限和奥本海默极限两个不同的数值条件下 , 恒星最终的归宿也会不一样 , 那么宇宙是否也会面临相同的困境?
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宇宙膨胀模拟图
除去膨胀爆炸之后并形成一个死寂的宇宙之外 , 是否会不断向内收缩 , 并最终回到“奇点”状态?不仅如此 , 温度又是否逐渐降低至绝对零度?
答案是:这些或许都是可能 。 也许在千百亿年的时光过后 , 宇宙最终又会在奇点中积攒能量 , 等到达了某一个阈值之后 , 迎来新一轮的宇宙大爆炸 。
又或许在千百亿年前 , 宇宙早已经历过了这样的轮回 , 我们无从得知 。 只不过有一点可以确定的是 , 表示粒子动能到达量子力学中最低临界点的绝对零度 , 在这个变化过程中绝对有一席之地 。
在未来的相关科学研究之中 , 我们如果能够了解并掌握更多的可能性 , 那么绝对零度对我们认识世界及宇宙的规律一定会提供更大的帮助 。
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宇宙大爆炸模拟图
结语
截至目前为止 , 由于绝对零度本身只是一个理论数值 , 所以有关绝对零度的一些猜想都未能得到验证 , 仅仅只是科学家们通过不同低温条件下的物质变化趋势做出的推断 。