在绝对零度的温度下,光会被冻结吗?科学家给出肯定答案 德国打工

编辑:女人资料网2019-09-30 20:35:37 关键字:
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引言:大家都知道水在低温条件下会结冰,金属水银也会凝固,甚至在更低的温度下,连空气都能被液化,甚至变成固态的氮气,氧气等等。所以邻居街坊流传着一种说法,任何物质都会被绝对零度冻结,这是真的吗?连光也逃脱不了吗?

要想了解这个问题,我们首先要知道绝对零度是个什么东西。从温度的概念开始被人们所认知的时候,人们通常都是用摄氏度或者华氏度作为温度的单位。一摄氏度的含义就是在一个标准大气压下,冰水混合物的温度就是0度,水沸腾的温度为100摄氏度,然后在这个区间分成了一百等份,而这一小份就是一摄氏度了。从外表看来一个物体从高温到低温的宏观表现是从发光发热发红,到发黑发蓝等冷色调。那么到底是什么原因让物体的温度发生改变呢?

从微观的角度来说,物体的温度其实就是内部粒子运动的活跃程度。麦克斯韦-玻尔兹曼分布告诉我们,物体的温度越高,物体内部的粒子动能就越高。如果我们用一个平面直角坐标系来表示二者的关系,我们可以看到物体粒子的动能随着温度的降低而下降。当物体粒子的动能为0的时候,此时的温度为绝对零度,即零下273.15摄氏度。但是标准的画法中,我们会把靠近绝对零度的一段直线画为虚线。因为以目前的科技水平,我们还无法在日常生活中达到这个条件。

那么我们要怎样才可以接近甚至达到绝对零度呢?在我们的日常生活中,我们最常见的降温设备就是冰箱与空调。没有它们,我们很多人可能要在夏天的时候怨声载道了。但是仅凭这两种设备,距离绝对零度还有很大的距离。目前家用的电冰箱,最多只可以降到零下18摄氏度左右。于是专家想尽了各种办法,制造超低温冰箱也只能降到零下40摄氏度,利用液氮作为导热媒介可以降到零下196摄氏度,利用更冷的媒介液氦也只能降到零下268.9摄氏度,难道真的没有办法了吗?

机智的科学家当然不会就此作罢,他们想到既然不能降到绝对零度使物体粒子的动能降为零,那就反其道而行之,只要想办法将物体的粒子动能降为零,那不就达到绝对零度了吗?于是科学家发明了激光制冷。很多人一看到激光制冷,脑海里第一印象都是能量强大的激光武器,这与制冷毫不相关啊。激光制冷利用多普勒效应降低粒子的能量,达到粒子制冷的目的。但即使是这样,由于能量守恒定律,总是会有能量的损失,所以只能达到零下273.14999度,无法达到绝对零度。

如果人类有一天能够制造出降到绝对零度的制冷设备,那么会对我们有什么影响呢?目前宇宙中物质存在的形态只有四种,就是我们常见的固态,液态和气态,以及在高温状态下的等离子态。如果在绝对零度的条件下,第五种玻色-爱因斯坦凝聚态以及第六种费米子凝聚态都会实现。而光子就是玻色子,所以在绝对零度的时候,光会存在玻色-爱因斯坦凝聚态,变成冷光子超流体,就像我们倾倒水银一样。就像人类无法达到光速一样,绝对零度也是人类很难触及的温度。

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