人類無法達到絕對零度?原因很簡單,達到絕對零度宇宙就滅亡了!

大家都應該知道,在宇宙中有一個稱爲絕對零度的最低氣溫,也就是零下273.15攝氏度。宇宙中的任何環境溫度都要高於這個數值,哪怕只是略高一些,它和絕對零度之間仍有距離。

與光速不可超越的規則類似,沒有任何物體在宇宙中能夠超越光速,甚至有靜質量的物體連光速都無法接近,它們只能儘可能靠近光速。

科學家們已經能夠製造出極爲接近絕對零度的環境,溫度只比絕對零度高了億分之一度,然而要真正達到絕對零度是根本不可能的。別看這微小的差距,它卻是一道無法跨越的鴻溝。

那麼,爲何永遠無法觸及絕對零度呢?我們首先需要理解什麼是溫度。

溫度,是對物體冷熱程度的度量,但定義稍顯模糊。更確切地說,溫度反映的是微觀粒子運動的速度,它直接關聯到物體的內能。物體內微觀粒子運動越激烈,其溫度就越高;相反,溫度就越低。

理論分析表明,當物體內的微觀粒子運動完全停止,即進入絕對靜止狀態時,物體的溫度就是絕對零度。但問題在於,微觀粒子總會持續進行着無規則的運動,絕對靜止是永遠不可能的。

從量子力學的角度來分析,我們可以更精確地說明爲什麼微觀粒子不能達到絕對靜止。因爲在微觀世界中存在着內在的不確定性,具體來說就是微觀粒子的位置和速度始終是不確定的,這兩者的不確定性乘積必須大於一個最小的常數。

儘管這個常數極小,但它總是大於零。

不確定性原理告訴我們,微觀粒子的速度不可能爲零,否則就會違背這個原理。因此,微觀粒子始終處於運動之中,宏觀世界的物體溫度也就無法達到絕對零度。

然而,人們還是好奇,如果真的達到了絕對零度,會發生什麼?

簡單來說,一旦宇宙達到絕對零度,宇宙就會終止,一切不復存在,包括時間和空間。

爲何會有如此恐怖的結局呢?

因爲絕對零度意味着宇宙中的一切都不再有任何能量交換,都進入了絕對靜止的狀態,時間和空間也停止了腳步,變得毫無意義。

儘管科學家們明白絕對零度是無法實現的,但他們在實驗室中還是會採用各種方法去創造接近絕對零度的環境。他們的目的並不是要突破絕對零度的限制,而是想探索在這樣的低溫下,物質會有怎樣的奇異行爲。

實際上,在這樣的低溫下,確實會出現許多神奇的現象。當物體溫度接近絕對零度時,它會進入一種新的物質形態,稱爲玻色-愛因斯坦凝聚態,這是物質的第五種形態。在這種形態下,物質會展現出許多違反直覺的現象,例如超流性。

例如液態氦在極低溫下會表現出超流體特性,完全失去黏性。如果將其放在環形容器中,即使沒有外力推動,它也能持續流動。超流體液氦甚至能無阻力通過極細的管道,還能像生物一樣從杯中爬出。這種違背重力的行爲令人驚歎。

既然宇宙有絕對零度的最低溫度限制,那麼對於高溫是否也存在限制呢?

有些人可能認爲高溫可以無限上升,沒有上限。然而,實際上,宇宙中確實存在一個最高的溫度限制,那就是所謂的“普朗克溫度”,這是在宇宙大爆炸發生之初一普朗克時間內的溫度。

普朗克時間是已知的最小的時間單位,因爲普朗克溫度是已知的最高溫度。也許在宇宙大爆炸之前更高的溫度是可能的,但這對我們來說沒有實際意義。

普朗克溫度在宇宙大爆炸後一普朗克時間內出現過一次,之後的宇宙溫度都低於它,大約爲1.4億億億億度。普朗克溫度與光速,普朗克質量,玻爾茲曼常數有關。

回過頭來,既然宇宙的壽命有限,那麼宇宙終結時的溫度是否會達到絕對零度呢?

理論上,這是可能的。當宇宙走向終結,所有事物都會消失,包括時間和空間本身,一切都會停在絕對靜止的狀態,能量也徹底耗盡。那將是一個令人窒息且無法想象的極度低溫狀態,即絕對零度。

然而,我們無需擔憂這一天的來臨,因爲宇宙的終結將在極其遙遠的未來發生,遙遠到超乎我們的想象。比如,已知的最大質量黑洞的壽命大約爲10的1000次方年,最後一個黑洞消亡時,差不多就是宇宙的終點。

而我們的太陽在大約50億年後也將走向終結,那時是否還有人類文明,都是未知數!