導語
絕對零度是什麼概念?
溫度向下再下降一度就要變成絕對零度了,隻比此時的宇宙溫度低一度,絕對零度應該有多可怕?
之前就有人實驗室将物體的溫度降低了一度,幾乎達到了絕對零度,那一刻世界仿佛靜止了一般,令人心驚膽戰。
絕對零度這麼可怕,生命似乎都不應該存在。
但是現在宇宙的溫度又是多少呢?
其實大概在距離絕對零度還剩大約三十度的時候,宇宙溫度就已經達到了零下270攝氏度。
這麼低的溫度十分可怕,絕對零度到底有多可怕?
絕對零度。
絕對零度又被稱之為經典的實體學終點,這是因為在經典的實體學理論中,物體就沒有熱量了,物質中的粒子也會完全停止運動。
是以在這一種狀态下,所有的物體,包括我們自己,都是完全沒有運動的,物質完全變成冰冷的物體,時間和空間的意義都消失了。
絕對零度也就意味着一切物質都陷入永恒的靜止狀态下。
那麼宇宙中又有多少物體會達到絕對零度呢?
實際上,在溫度方面是沒有一個絕對的标準的,但是卻是有相對的标準。
1887到1907年間,開爾文(Kelvin)首先将絕對零度和水的冰點之間産生的關系,經過數學公式計算出來。
最終得出結論,絕對零度=0°C-273.15°C。
0°C就是水的冰點,273.15就是273.15加入到水的冰點中。
是以,根據這一标準來計算,絕對零度是-273.15°C。
絕對零度和水的冰點之間有一個很大的溫差差異,是以在絕對零度時,物體中的粒子停止運動,那麼它們的溫度就為-273.15°C。
在這一溫度中,再也不可能有熱量産生的。
這就意味着,宇宙中不可能有人造的,同時在自然界中,也不可能有千百億年之後,宇宙自然降溫降到-273.15°C的溫度。
因為我們已經無法觀測到宇宙,在宇宙中,我們隻能觀測到一個古老的宇宙影像,這個影像為我們了解宇宙提供許多線索。
這些線索就與大爆炸相關。
我們能夠探測到的宇宙大大小小的物體的溫度大概都在零下270°C左右,既然這些物體的溫度如此低,宇宙的溫度也應該接近于零下270°C。
但是宇宙的溫度一直都在變化,是以我們還無法直接觀察到宇宙的溫度。
絕對零度的可怕。
回顧溫度的曆史,我們就可以知道,溫度是用來表示物體冷熱程度的實體量。
日常生活中有“溫度名額”溫度表。
但是溫度表有許多種,這些溫度表記載着不同的溫度,開爾文(K)就是一種,另外還有華氏溫度(F)以及攝氏溫度(C)等。
溫度也有多種度量機關,開爾文(K)所代表的是絕對溫度,僅計算物質的絕對溫度。
這就意味着,若是物質的溫度等于絕對零度,那麼物質的溫度為0K,而華氏度所代表的是溫度差,攝氏度則是水的冰點為0°C。
在此之下,便為負的-273.15°C,也就是絕對零度。
若是再向下,水的溫度就會為-273.16°C,物質中的粒子運動減緩。
我們的宇宙在目前所觀測到的,就接近絕對零度,在零下270°C左右。
溫度的降低意味着熵的增加,一般情況下,宇宙的溫度越低,熵越高。
熵表征着宇宙的狀态,溫度越低,熵越高,宇宙也就越接近無序的狀态。
是以,随着宇宙的演化,宇宙的溫度就逐漸降低,熵也逐漸增加,宇宙的無序程度逐漸增加,粒子所處的量子狀态也不再是基态,而是激發态。
然而絕對零度并不是2030年之後的事情,而是很久以後,若是宇宙中的物體都達到絕對零度,那麼宇宙就陷入了永恒的靜止狀态,這一切都有可能在千億年之後發生。
進而導緻時間和空間失去意義。
如果宇宙降低溫度,這一切都取決于熵,熵越多,溫度越低,熵的增幅都是指數型的增長。
絕對零度是熵的極大值,一旦熵達到極大值,溫度就會變成絕對零度。
因為熵有一定代表性,進而可以作為宇宙的時間和空間的象征。
熵越多,宇宙的時間越少,熵的極大值就是絕對零度,将熵接近極大值的時候的溫度,稱之為垂直的絕對零度。
絕對零度是宇宙的終點?
絕對零度會令宇宙陷入靜止之中,若是宇宙的溫度不斷降低,當宇宙中的物體達到絕對零度,如果宇宙的狀态和熵之間的函數關系是線性的,那麼宇宙在數十億年之後就會達到絕對零度。
若是其關系是二次函數,那麼宇宙達到絕對零度的時間就是千億年之後。
目前我們觀測到的宇宙熵是139,這個值比生命熵要高,但是與絕對熵相比還是有很大的差距。
也就是說,相比于絕對熵,宇宙的熵還有幾乎無窮大的降幅空間。
是以宇宙的時間也是很長的,但是不會達到無窮大。
熵越高,物質層面和宏觀領域的熵就越大,相應的溫度也越低,這個過程是不可能逆轉的。
但是熵與萬有引力之間卻有關系,萬有引力越大,熵越少,溫度越高。
萬有引力越小,溫度也會越低,這一點我們在黑洞和白洞的身上就可以看到。
如果這個時候黑洞爆炸了,形成大爆炸,宇宙擴張,熵也會更少,溫度也會更高。
要說宇宙的最終命運,有人說是大撕裂、還有人說是小撕裂,或者是熱寂滅亡等,但實際上絕對零度就是宇宙的最終命運。
結語
絕對零度不是一個目标,絕對零度是一種狀态,是以在此狀态下,時間和空間都失去意義。
宇宙的最終命運令人感到恐怖,絕對零度成為一種猜測。
對于宇宙的最終結局,科學家們也是說不準的,如果我們的觀測工具更先進,就會發現宇宙更多的奧秘,絕對零度隻是我們推測的宇宙的一個狀态。