所谓绝对零度,就是绝对无法达到的温度,因为它会让时间失去意义
什么是寒冷?对于普通人而言,零度就是寒冷,因为这是标准大气压下冰水混合物的温度,如果温度再低一点,水就会完全结成坚硬的冰。
不过零度并不是世界上最低的温度,世界上最低的温度被称为绝对零度,也就是零下273.15摄氏度。绝对零度的提出是理论推导和实验证明的结果,而在宇宙之中并没有达到绝对零度的物质存在。对于人类而言,南极的寒冷足以令人颤栗,但迄今为止在南极录得的最低温度也没有超过零下90摄氏度,而这与绝对零度还差得十分遥远。不过在航天工程中,有一种不可或缺的物质温度与绝对零度较为接近,那就是火箭的燃料液氢。我们通常所见的氢都是以气体的形式存在的,而在标准大气压下,如果温度达到了零下252.87摄氏度,那么氢就会变为一种无色的液体,这就是液氢。
不过液氢也不是最低温的事物,宇宙的温度比它还低。
宇宙自诞生之后,一直处于冷却之中,而最新测得的宇宙微波背景辐射温度为零下270.42摄氏度,这已经与绝对零度非常接近了。那么是否还能够更接近于绝对零度呢?可以,在实验室中,科学家们曾经把金属铑冷却到了零下273.1499999999摄氏度,与绝对零度只差了0.0000000001度。既然只差了0.0000000001度,为什么不加把劲,把它冷却到绝对零度呢?这是因为绝对零度是绝对无法达到的温度,无论采用何种方法都不可能实现。
要弄清个中原因,我们必须先要明白温度是什么?在很多人的概念中,温度就代表着冷与热,而这只是我们身体对于温度的感知,而并不是温度的本质,温度的本质其实是运动。
宇宙中的一切都是由物质所构成的,而从微观角度来看,所有的物质都由基本粒子所组成。
而粒子始终处于运动之中,而运动产生温度,或者我们也可以说运动本身就是温度。而温度的高与低就取决于运动的快与慢。举例而言,一块烧红的铁,它内部的粒子运动速度是非常快的,而一块冰冷的石头,它内部的运动也从未停歇,只不过相对于炽热的铁块而言,它内部粒子的运动速度较慢而已。
其实,说温度取决于运动的快与慢并不是十分准确,更为准确地说应该是取决于运动所产生的动能,因为运动的速度是有限的,最快不可超越光速,但动能就不同了,粒子的动能并没有确定的上限,也就是说温度并没有确定的上限。而通常所说的普朗克温度只是现代物理学所能够描述的最高温度,而并不代表了理论上可能达到的最高温。
温度没有上限,但却有着明确的下限,这个下限就是零下273.15摄氏度,也就是绝对零度。温度为什么会有下限呢?因为粒子的运动不会停止,粒子的运动速度可以很慢,但绝对不会静止。
如果粒子真正停止了运动,那么《三体》中“没有物理”的梗就会成真,也就是说整个物理学会因此崩塌。正如我们所有人都知道的那样,现代物理学的两大支柱是量子力学和广义相对论,量子力学着眼于微观世界,可以完美描述除引力以外的三种基本力,而相对论则在宏观世界中对引力进行了无可挑剔的阐述。而量子力学起始于不确定性原理,简言之就是无法同时测准粒子的位置和动量,可如果粒子能够静止不动,那么不确定性原理就被打破了,量子力学就崩塌了。
而相对论明确表示宇宙中不存在绝对静止的参考系,所以也就不存在绝对的静止,如果粒子绝对静止,那么相对论也就崩塌了。
所以粒子不会静止,绝对零度也不可能实现。那么如果真的实现了绝对零度,又会怎样呢?那可能是最可怕的事情了,因为一切都将变得没有意义。
宇宙的基础就是时空,也就是我们所说的时间与空间,在科幻作品之中,当有人发动“时间停止”能力,一切就会静止不动,而这个画面告诉了我们一个道理,那就是时间代表了运动,而绝对零度就代表绝对静止,在一个绝对静止的环境之下,时间将变得毫无意义,因为无论过去多久,一切都没有丝毫改变,我们也可以说在完全静止的环境下,时间根本就不复存在。当时间失去了意义,一切也就失去了意义。