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冰凍一切物體,就連光都不放過!零下273.15℃到底有多可怕?
2023/08/17

物質的溫度取決于構成物質的粒子動能,這些粒子越活潑、動的越快、動能越高,那麼物質的溫度就升高了。反之,當粒子不想動的時候,溫度自然就會變低了。

那世界上溫度最高的東西是什麼?太陽的表面溫度可達 5772 K(5505 °C),每秒鐘釋放出來的熱量是整個太陽系的能量來源。太陽是宇宙中最熱的存在嗎?

顯然不可能,宇宙中不只太陽這一顆恒星, 有些恒星的亮度甚至是太陽的幾百倍,那麼恒星是宇宙中最熱的熱源嗎?

答案自然也是否定的,僅次于宇宙大爆炸的 伽馬射線暴,它在短短幾秒鐘的時間內, 所釋放出的能量就相當于幾百個太陽一生中所釋放出的能量總和。而創造了整個宇宙的大爆炸,產生的能量肯定要比伽馬射線暴更加恐怖。

由此可見,溫度沒有最高只有更高,那麼,溫度最低的東西是什麼?

最低溫度

前文我們提到,溫度的高低取決于粒子的動能大小,粒子可以動得非常快,那麼粒子有沒有一動不動的可能?

的確有, 當粒子動能低到量子力學最低點時,物質就會達到它能達到的最低溫度,并且再也不會更低了

這個溫度就是 絕對零度(absolute zero),雖然名字里帶著零度,但這個溫度可絕對比讓水結冰的0 °C要低得多, 絕對零度是熱力學的最低溫度,當達到零下 273.15°C(0K)時,所有粒子都會被靜止,就連光束中的粒子都難逃一劫,也就是說,這個溫度就連光都會被凍住。

如何冷凍光線?

然而,這個溫度是僅存于理論里的, 根據熱力學定律,絕對零度永遠都無法達到,粒子只能無限逼近,而不能完全靜止

這是因為任何空間必須存在熱量,而熱量 必然在不斷進行著轉換而不是消失,除非有一個從誕生之初就沒有任何熱量的空間,構成這個空間的所有粒子完全不會振動,且總體積為零。

這樣的空間是不存在的,這也就導致 絕對零度只是存在于理論中的溫度

等會兒,雖然你說絕對零度不存在,但你不是說可以無限逼近嗎?有沒有這樣冷的東西存在呢?

宇宙最冷的地方在哪里?

在距離地球5000光年的地方,存在著一個名為 「回力棒」的星云(Boomerang Nebula),經過科學家的測量, 這個星云的溫度為零下272.15°C(1K),僅比絕對零度高1°C

這個星云是如何產生的?它怎麼會這麼冷?其實原因很簡單,這片星云是 從一顆恒星的核心逃逸出來的氣體形成的,因為向外逃逸的速度可達每秒164公里,這讓 氣體在宇宙中迅速膨脹,這就是為什麼它的溫度會下降得那麼快。

你有沒有發現哪里不對?星云溫度降低是因為膨脹,但是,這片星云以及我們自己生活著的宇宙,也處于膨脹之中。

自從大爆炸發生之后, 宇宙的溫度就在不斷變低。在一個緊密的盒子中,粒子可以運動得很快,但隨著空間的變大,粒子的運動速度就逐漸變慢了, 粒子動能的減少就導致了宇宙溫度的降低

但是不要擔心,按照科學家的說法,除非宇宙在爆炸時創造了一個沒有任何熱量的空間,那麼宇宙才有可能達到絕對零度。雖然宇宙的溫度在降低,但是它的能量只會轉換而不會消失。

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