達到絕對零度,時間就停止了?不僅如此,還會發生更恐怖的事情

宇宙時空 2024-05-16 15:33:17

絕度零度,零下273.15度,是理論上可以達到的最低溫度,但僅僅是理論上的極限值,實際上宇宙中的溫度是不可能達到絕對零度的,只能無限接近絕對零度,這點與“光速是宇宙速度極限”很相似。

那麽假設溫度達到絕對零度,會發生什麽呢?是不是時間就停止了呢?

確實如此,如果真的達到絕對零度,時間確實會停止,但絕不是“時間停止”這麽簡單,還有更恐怖的事情發生。具體怎麽回事呢?我們先從溫度的定義說起。

溫度,是衡量物體冷熱程度的物理量,從微觀上來講就是微觀粒子熱運動的劇烈情況,運動越劇烈,表現出來的溫度就越高。

具體來講,微觀粒子的動量越高,溫度也就越高,而動量與質量和速度息息相關,所以,微觀粒子的質量越大,速度越快,宏觀上體現的溫度也就越高。當然,溫度並不是描述某個粒子的熱運動,而是大量微觀粒子熱運動的宏觀統計。

熱力學有三大定律,其中熱力學第三定律就明確表示,我們可以無限接近絕對零度,但永遠達不到絕對零度。

雖然人類知道無法達到絕對零度,但科學家還是想通過實驗來驗證這一點。事實證明,也確實如此。通過現代科學手段,人類確實能制造出非常接近絕對零度的溫度,只比絕對零度高了大約十億分之一度。但就是這麽微小的差距,就是人類難以逾越的鴻溝。

當物體的溫度無限接近絕對零度,就會出現一些不可思議的現象。比如說,讓人類夢寐以求的超導體,在溫度非常低的情況下,很多金屬的電阻會變爲零,成爲超導體。

同時當溫度非常接近絕對零度時,還會出現更有趣的現象:超流體,這種也是液體的東西可以“反重力”的方式向上流動,原因就在于原有的“黏性阻力”沒有了,變爲零了。而更根本的原因在于,氦原子是玻色子,但是在極度溫度下,氦原子不再遵守“泡利不相容原理”,所有的氦原子都變成了同一量子態,可以看作是一個超大原子,這種神奇的現象就是“玻色-愛因斯坦凝聚”。

當然,這只是溫度非常接近絕對零度出現的情況。那麽假設溫度真的達到絕對零度了會怎麽樣呢?

人類制造出的最低溫只與絕對零度相差十億分之一度,不要小看如此微小的差異,但兩者的區別是巨大的。無論溫度有多接近絕對零度,對于我們來講都是有意義的,不過一旦溫度突破了那微小的差異,真的變成絕對零度了,就會有巨大的“突破”,會有本質上的改變。

因爲絕對零度,就意味著時間靜止了,萬物凍結,萬物都保持靜止。時間被凍結了,那麽空間也會被凍結,因爲時間和空間是一體的,共同組成我們的四維時空。

萬物都靜止了,意味著電子也完全靜止,完全靜止的電子也會讓原子瞬間崩潰,而原子是萬物的基本組成結構,原子崩潰意味著萬物必然也隨之崩潰,宇宙萬物都不存在了。

最終的結果是,宇宙也不可能存在,因爲按照愛因斯坦的時空觀,時空必須與物質一起存在,不可能單獨存在,某種意義上講,時空本身也是一種物質。

從量子力學的角度來講,更容易理解絕對零度爲什麽不能達到。因爲微觀世界存在不確定性,位置和速度的不確定性乘積必須不小于一個常數,這個常數非常小,但大于零。

這就意味著微觀粒子速度的不確定性不可能爲零,也就是說微觀粒子的速度不能是任何確定值,當然不能是零。如果粒子的速度爲零了,就意味著粒子的速度是確定的,這樣就違背了量子力學的不確定性原理。

總之,雖然絕對零度只是我們通過數學方式計算出來的數字,僅僅是一個概念,但它卻是我們宇宙的生命線,也正因爲如此,宇宙是絕對不允許出現絕對零度的情況的。這就好像宇宙中絕對允許存在有任何超光速的現象一樣。

別看絕對零度很低,事實上科學家在制造盡可能接近絕對零度的環境時,需要消耗巨大的能量。通常情況下我們會認爲把讓一個物體的溫度升高需要能量輸入,但事實上要讓一個物體的溫度下降也需要很多能量,如果想要讓一個物體的溫度達到絕度零度,需要消耗無窮多的能量才行,顯然這是不可能的!

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簡介:熱衷于宇宙時空的探索