绝对零度表示那样一种温度,在此温度下,构成物质的所有分子和原子均停止运动。所谓运动,系指所有空间、机械、分子以及振动等运动.还包括某些形式的电子运动,然而它并不包括量子力学概念中的“零点运动”。除非瓦解运动粒子的集聚系统,否则就不能停止这种运动。从这一定义的性质来看,绝对零度是不可能在任何实验中达到的,但目前科学家已经在实验室中达到距离绝对零度仅五十亿分之一摄氏度的低温。所有这些在物质内部发生的分子和原子运动统称为“热运动”,这些运动是肉眼看不见的,但是我们会看到,它们决定了物质的大部分与温度有关的性质。
正如一条直线仅由两点连成的一样,一种温标是由两个固定的且可重复的温度来定义的。最初,在一标准大气压(760毫米水银柱,或760托)时,摄氏温标是定冰之熔点为0℃和水之沸点为100℃,绝对温标是定绝对零度为0K和冰之熔点为273K,这样,就等于有三个固定点而导致温度的不一致,因为科学家希望这两种温标的度数大小相等,所以,每当进行关于这三点的相互关系的准确实验时,总是将其中一点的数值改变达百分之一度。
现在,除了绝对零度外,仅有一固定点获得国际承认,那就是水的“三相点”。1948年确定为27316K,即绝对零度以上273.16度。当蒸气压等于一大气压时,水的正常冰点略低,为273.15K(=0℃=32°F),水的正常沸点为37315K(=100℃=212°F)。这些以摄氏温标表示的固定点和其他一些次要的测温参考点(即所谓的国际实用温标)的实际值,以及在实验室中为准确地获得这些值的度量方法,均由国际权度委员会定期公布。
科学家在对绝对零度的研究中,发现了一些奇妙的现象。如氦本是气体(氦是自然界中最难液化的物质),在-2689℃时变成液体,当温度持续降低时,原本装在瓶子里的液体,却轻而易举地从只有001毫米的缝隙中,很容易地溢到瓶外去了,继而出现了喷泉现象,液体的粘滞性也消失了。
按照这种温标测量温度,绝对温度零度(0K)相当于摄氏零下27315度(-27315℃)被称为“绝对零度”,是自然界中可能的最低温度。在绝对零度下,原子的运动完全停止了,那么就意味着我们能够精确地测量出粒子的速度(0)。然而1890年德国物理学家马克斯·普朗克引入的了普朗克常数表明这样一个事实:粒子的速度的不确定性、位置的不确定性与质量的乘积一定不能小于普朗克常数,这是我们生活着的宇宙所具有的一个基本物理定律。那么当粒子处于绝对零度之下,运动速度为零时,与这个定律相悖,因而我们可以在理论上得出结论,绝对零度是不可以达到的。
绝对零度是一种物理概念,在这样的温度环境下,一切的原子运动都会被冻结,万物将归于沉寂;绝对零度在现实世界里是不存在的,也是不可能存在的。我们都知道,物理学中,有一个“绝对零度”的概念,但是,我们好像从来没听说过什么“极限高温”。
绝对零度,代表着温度的下限;温度的上限,却并不存在;这难道不是自相矛盾吗?还真不是。这要从温度的本质开始说起。这,也能从侧面告诉我们“绝对零度”,到底是怎么一回事,它从何而来。
按照中国传统哲学的理论来理解,万物中一切属性都是对立的,有阴就有阳,有极限低温就有极限高温;但是,在物理学中却并非如此。温度,代表了一种粒子之间的互相摩擦,对撞的运动;粒子密度越高,内部运动越活跃,那么温度也就会随之提升。
换而言之,粒子密度越小,它们的运动速度越慢,那么,温度也就越低;反之,也一样成立。因此,绝对零度,就是物理学假设中,能让一切粒子,原子的运动,都被“冻结”的一种极限低温环境。
它的温度,大概在零下两百七十三度左右,看起来并不是一个足够震撼的“天文数字”。但是,宇宙中,我们迄今为止找到的最低温度,也没有超过这个数字,只是零下两百七十一度。
绝对零度,在宇宙环境里是不存在的;首先,太空里虽然物质密度非常小,但是,没有绝对的真空环境;其次,宇宙里的一切都在无时无刻的变化着,绝对零度代表着完全静止,这也是不可能出现的。
因此,绝对零度,堪称是宇宙中一种相当神奇的温度。值得一提的是,宇宙中目前为止,我们发现的“极限高温”,是零上15万亿亿度。
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