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零下273.15℃到底有多可怕?一切都將靜止!包括「光」也會被凍結
2022/01/13
2022/01/13

綜述

在人類探索宇宙的過程中,除了距離這樣難以超越的客觀因素,還有一些人體生理承受極限的問題,比如溫度。我們無法靠近太陽,因為它的溫度高得會在瞬間讓人的肉身灰飛煙滅,我們也無法生活在像冥王星這樣的天體上,因為它的溫度實在是太低了。

有人會說,地球人在低溫環境生存的記錄是零下七十多度,再低能有多低呢?海王星和天王星是零下兩百多度的低溫,但宇宙的最低氣溫是零下273.15度,在這個溫度裡,連光都會靜止,更何況是人呢?

地球的溫度

對大多數人來說,低溫的體驗其實非常有限,從全球范圍內來看,大部分國家和地區的人口都集中分佈在溫帶或者熱帶地區,只有少部分是生活在相對寒冷的地方,即便是高維度的地方,也只是在冬季會表現出明顯的溫差。

客觀上講,各個地方的冬天最低氣溫也就是這裡的常住人口全部的低溫體驗了,這些也構成了地球生命生存的基礎,至少在我們的這個世代,0攝氏度上下浮動二三十度,是相對適宜的溫度變化區間,而這樣溫度條件跟很多因素相關。

首先就是太陽的照射,雖然這個火球最外表的溫度已經超過了 6000攝氏度,但是我們跟它之間處在一個很適中的距離,這保證了我們不會因為高溫被烤幹。

當然,相對人的身體實際感受到的,真正到達地球的熱量要高得多,是因為有了大氣層的削弱和保護,才有了現在的氣候效果。

當然,不是所有的地方都能夠用溫暖適宜來形容的, 包括極地在內,還有相當一部分區域是處在極端低溫條件下的,已知的地球最低氣溫正是在南極的東部地區測到的,這個數字剛好是零下100攝氏度,幾乎不可能存在自然條件下存活的人類,即便是有現代科技的支持,也非常難以實現,或者成本極高,絕對不是一種經濟的生存方式。

最重要的是, 很多設備和儀器很可能根本就無法正常運轉,別說是暖氣或者飲用水了,就連空氣的流速都變得十分緩慢。

從某種程度上講,這裡已經連最基本的生存條件都無法實現了,更別說更多更複雜的人類活動了。就中國境內來說,我們監測到的歷史最低氣溫是 零下54度,地點位于東北地區。

對這個緯度來說已經屬于極端惡劣的氣候了,但是和宇宙中更低的溫度比起來,還是差了很多,比如上面提到的天王星和海王星,零下兩百多度的空間是什麼狀態,我們也只有在實驗室的模擬器中才能管中窺探了。

宇宙最低溫度

但是低溫是有一個極限的,這也是宇宙最低溫度這個說法的來源。要想理解這一點,首先要回到溫度的本質,從熱力學上講, 溫度的高低其實代表的就是分子運動速度的快慢,特定的物質分子運動得越快,它就表現為越高的溫度。

比如一冷一熱兩杯水放在桌上,雖然肉眼看上去沒多大區別,但其實熱水中的水分子正在做著非常劇烈的高速運動,從它不停冒出來的水蒸氣我們就能看出來。

按照這個原理,我們就能自然推導出兩個結果, 一個是宇宙最高溫度,一個就是宇宙最低溫度,雖然要實際監測到這兩個數字很難,但是我們可以從理論上算出來具體的數字。

具體方法就是 找到宇宙的最快運動速度和最慢運動速度,後者其實就是絕對靜止狀態,而前者就是我們很熟悉的光速了。

代入真空中光的運行速度,我們就能直接得到這個理論上的宇宙最高溫度。同樣,代入0這個速度值,就得到了宇宙最低溫度,也就是說我們說的絕對零度。

就實際存在的可能性來說,宇宙最高溫度即便不能被人類當前的技術監測到,但是它存在的機率要更大,因為光在真空環境中的運行是非常常見的, 在證明有比它運行更快的物質之前,這個值還是有很高的真實性的。

但是宇宙最低溫度的存在卻是一件幾乎可以被否定的事情,因為它要求的是某個處在 絕對靜止狀態的物質、能量或者空間。我們知道這一點是不可能的, 一切物質要麼正在運動,要麼處在相對靜止當中。

在現有的這個宇宙空間中,是沒有絕對靜止的物質的。

所以, 關于絕對零度的任何討論都僅限于理論層面,零下273.15攝氏度只存在于我們的紙上,而無法在真實的宇宙空間中被捕捉,再精密的儀器、設備和技術,都只能無限靠近這個數位。

科學家在距離我們幾千光年的 回力棒星雲裡面監測到了一個真實的 宇宙低溫,但也只有零下 272攝氏度,1.15攝氏度的差距將是永遠也跨越不了的距離。如果絕對零度真的存在,會是什麼樣呢?

因為處在絕對靜止狀態,也就意味著任何物質都無法在這裡運動,即便是像光這樣的存在,也只能像琥珀裡的蚊子一樣,被徹底凝固在這個空間中。

結語

儘管這個數字永遠不會出現在真實的宇宙空間當中,但是它也為我們提供了一個想象世界的切入點,零下273.15攝氏度代表的不僅是絕對靜止,更是是一個區別于現有時空的所在。




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