零下273.15℃的絕對零度有多可怕?它一旦出現,宇宙可能會終結

萬小刀 2021/04/12 檢舉 我要評論
 
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在日常生活中,超過30攝氏度的氣溫會讓人產生炎熱的感覺,超過37.5攝氏度的體溫會導致發燒,超過一百攝氏度的開水足以讓人的皮膚燙傷。對於人類來說,這些溫度都算是高溫,但在太陽面前,這些溫度甚至可以忽略不計,因為根據科學家的估測,太陽表面的溫度至少也有5000攝氏度,其內核的溫度更是高達1500萬攝氏度。

太陽表面的5000攝氏度是什麼概念?地球上最耐熱的物質是鉿合金,在標準大氣壓下它的熔點是4200攝氏度,這意味著地球上任何物質貼近太陽表面,立馬就會融化或者蒸發。然而科學家表示這還不是宇宙溫度的上限,準確地說,宇宙溫度是不存在上限的,因為科學家已經在實驗室中創造出了上億攝氏度的溫度。

而宇宙溫度是存在下限的,即理論上的絕對零度。之所以稱其為「理論上的溫度」,是因為科學家現在還造不出這樣的溫度,也還未在宇宙中發現絕對零度。那麼絕對零度到底是多少度?為什麼人類造不出這樣的溫度?

溫度的本質是什麼?

溫度是人類定義的概念,從巨觀上來講它是衡量物體冷熱狀態的指標,從微觀層面來看,它是衡量分子運動激烈程度的指標。1827年,英國植物學家布朗通過實驗發現了布朗運動,即懸浮在液體或氣體中的微粒會持續做無規則運動,而且這種運動是永不停歇的。後來的科學家在布朗運動的基礎上進一步揭開了溫度的本質,即分子的不規則運動情況。

分子運動需要動能,當分子獲得了充足的動能時,它們就會不規則運動。隨著獲得的動能的增加,不規則運動的激烈程度也在不斷增加。而分子之間的不規則運動會導致分子之間的撞擊,撞擊會產生熱量。雖然單個分子的撞擊所產生的熱量可以忽略不計,但大量分子撞擊產生的熱量不可忽略,從而引發了溫度的上升。

那麼什麼因素能為分子增加動能呢?最常見的自然因素就有太陽光,太陽輻射越強烈,空氣中的氣體分子碰撞的程度就越激烈,對外產生的熱量就越多,進而導致溫度上升,人體感覺到炎熱。同樣的道理,如果分子無法獲得足夠的動能,那麼它們的不規則運動就會減慢或減輕,導致碰撞所產生的熱量減少,在巨觀上體現為溫度降低。

絕對零度是什麼概念?

絕對零度是一個物理概念,它是溫度的最低極限,在數值上等於零下273.15攝氏度。同時絕對零度也是熱力學中的最低溫度,19世紀物理學家威廉·湯姆遜·開爾文提出了絕對零度的概念,後來熱力學以他的名字定義了溫標的單位,即開爾文(K),因此科學家們也將絕對零度定義為溫標的開始,即0開爾文。

上面介紹到,溫度的本質是分子的不規則運動,當分子等微粒都不運動了,絕對零度就會出現。那麼地球上或者宇宙中是否存在不運動的微粒呢?答案是不存在的,因為運動是絕對的,靜止是相對的。那麼問題來了,溫度是需要通過介質進行傳播的,而太陽和地球之間的太空空間幾乎沒有物質,太陽是如何將熱量傳到地球上的呢?

太陽是如何給地球「加熱」的?

很多人認為太陽光本身就攜帶了巨大的熱量,它照射在地球的物質上,將熱量轉移到了地球物質上。但實際上地球的熱量都是它自己產生的,太陽發揮的是賦能的作用。太陽內部的核聚變會對外產生大量輻射,這些太陽輻射會向周圍的星球擴散。當一部分太陽輻射進入地球後,輻射中的光子和地球內部的分子發生碰撞,使得內部分子獲得了加速的動能。

這種現象並非發生在地球的局部區域,整個地球都籠罩在太陽的輻射中,因此地球內部所有的分子都會被太陽光子撞擊,然後產生加速運動,分子間的不規則運動加劇,導致分子間的碰撞加劇。根據能量守恆定律,分子的動能在撞擊的瞬間出現損失,而這部分損失的動能則轉化為了熱能,這就是撞擊、摩擦產熱的原因,也是地球內部持續產熱的原因。



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