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怎样产生零下几百摄氏度低温(为什么低温只能达到零下200度)

来源:原点资讯(m.360kss.com)时间:2023-05-04 06:58:31作者:YD166手机阅读>>

138亿年前,一个理论上质量无限大,体积无限小的奇点发生了大爆炸,随之宇宙诞生了。宇宙大爆炸之后,诞生了数不尽的天体和其它各类物质,同时诞生的还有很多的宇宙法则和物理量,比如宇宙大爆炸发生的同时,温度这个物理量也就出现了。

相信大家对温度这个词并不陌生,我们每时每刻都在跟它打交道。古时候的人们只能去感受温度的高低,却无法给出一个具体的温度定义规则。直到人类走进科技时代之后,科学家给温度提供了一个人类的定义,自此温度的高低有了一个衡量的标准。

在人类自定义下的温度,出现了上限值和下限值,相信很多朋友也知道,温度不可能无限降低,它有一个极限值那就是绝对零度,即零下273.15摄氏度。虽然这是一个温度的下限,但是却没有能够达到这个值的温度,这是为什么呢?

怎样产生零下几百摄氏度低温,为什么低温只能达到零下200度(1)

这一切还要从温度的本质变化来说明,科学家研究发现,引起温度高低变化的原因其实是其内部的分子热运动,当物体内的分子运动越来越剧烈的时候,温度就会不断上升,而当分子运动越来越低的时候,温度也会不断下降。

原子和分子的运动活跃程度有一个下限,那就是静止。当分子运动完全停止不动的时候,也即没有运动的发生。这个时候温度就达到了它的下限即绝对零度。可是我们都知道,分子的运动不可能停止,所以绝对零度只是理论上的一个温度,它在现实中是不可能实现的一个温度。

无限接近绝对零度的温度在现实中存在吗?当然存在,比如宇宙背景辐射的温度约零下270摄氏度,接近绝对零度。在人类没有走进科技时代之前,我们能够看到接近绝对零度的温度只能够出现在宇宙中,比如宇宙背景温度,远离太阳边缘地带的天体,它们表面的温度接近绝对零度。

怎样产生零下几百摄氏度低温,为什么低温只能达到零下200度(2)

可是当人类走进科技时代之后,科技的力量却让很多的不可能变成为了可能,比如无限接近绝对零度的温度,人类目前通过液氮蒸发的方法能够制造出零下273摄氏度的低温,这个温度无限接近绝对零度,即使在宇宙中目前也没有发现如此低的温度。可是却被科学家在实验室中制造出来了,或许在未来这个记录还会突破。

现在我们知道了温度是有一个绝对零度的下限值,于是有人产生了一个新的疑问:既然温度有下限值,那么它有上限值吗?曾经有很多人说,温度是没有上限的,它理论上可以无限升高。这是因为分子的热运动剧烈程度没有上限,事实真是如此吗?当然不是。

温度既然可以有理论上的下限值绝对零度,自然也会有温度的上限值,这个上限值就是理论上的普朗克温度。相对于温度的下限值只有零下273.15摄氏度,温度的理论上限值就非常高了,约等于1亿亿亿亿摄氏度。这是一个什么样的高温值,简单超出人们的想象。

怎样产生零下几百摄氏度低温,为什么低温只能达到零下200度(3)

为什么温度理论上也会有上限呢?这个问题的答案我们还是要回到分子热运动上,很多人会说,分子的热运动最低是静止,最高没有上限,可是爱因斯坦的相对论却告诉我们,任何有质量的物质运动速度只能无限接近光速而无法到达。

分子自然是有质量的,它的热运动剧烈程度也有一个极限,那就是光速。理论上当它的运动达到光速的时候,物体的温度也就达到了上限,这个温度就是普朗克温度。可能有人会说了,那要是分了的运动超过了光速呢?如果分子运动速率超越了光速就违反了现有的物理法则。

虽然温度有普朗克温度这个上限值,但是我们要实现无限接近这个温度却是难以做到的。科学家目前已经实现了实验室中零下273摄氏度的超低温,这个温度无限接近绝对零度。可是人类目前在实验室中能够实现的最高温只有5.1摄氏度。这个温度距离理论上的温度上限还有无限遥远的距离。

怎样产生零下几百摄氏度低温,为什么低温只能达到零下200度(4)

由此可见,将温度无限降低接近绝对零度是相对较容易的一件事情,可想要实现将温度无限升高去接近普朗克温度可能就是难如登天。而将温度值不断升高对于人类的意义却是非凡的。可能有人不理解,如果说将温度降低到接近绝对零度的时候能够实现人体冷冻技术,能够让人类实现漫长时间的休眠。那么将温度无限升高到接近普朗克温度又有什么意义呢?

事实上,科学家对温度不断升高是抱有最大期望的研究,因为温度的不断升高,能够让我们首先实现可控核聚变技术,这是一个能源的重大突破。一旦实现,人类文明将进入新的阶段,可以直接升级一个工业时代,进入新的工业科技时代。

而根据爱因斯坦提出的质能方程式,温度和物质之间是可以相互转化的。可是在现实世界中,我们能够看到的都是物质转化为能量,却从来没有见过能量转化物质,原因其实很简单,因为能量想要转化为物质需要的能量级别太高了,远远超出了人类目前的科技实力和认知。

怎样产生零下几百摄氏度低温,为什么低温只能达到零下200度(5)

温度是宇宙中最强大的能量,只要温度无限高,那么它可以创造万物。宇宙大爆炸之前是一个奇点,而这个奇点中没有任何的物质和天体,有的只是无限巨大的能量。当宇宙大爆炸发生的时候,瞬间产生了普朗克温度,如此高的温度能量实现了能量转化为物质的过程,于是各种物质开始诞生,才有了现在我们看到的精彩宇宙。

因此,科学家认为普朗克温度有可能只在宇宙大爆炸的时候出现过,它创造了万物。那么从理论上来说,如果人类能够在未来实现无限接近普朗克温度的高温能量,那么我们也同样可以做到能量转化物质的模式。那个时候,各种物质,比如黄金,矿产等资源都可以通过能量转化来实现,就像是凭空产生物质一样,不需要漫长的物质形成演化过程。

怎样产生零下几百摄氏度低温,为什么低温只能达到零下200度(6)

如果人类未来有一天真的能够实现这样的超高温度能量,从某种意义上来说,人类就相当于宇宙之神。因为能够实现凭空创造万物,跟神已经没有什么区别。甚至有一天,我们还能够创造一个新的宇宙,可能很多人觉得,这是不可能的事情。可是科技的发展就是让很多的不可能变成可能,只要我们将温度不断向上限靠近,这一切都有可能实现,我们期待着这一天的到来。

小伙伴们,你们对此有何看法?欢迎大家在下方留言讨论,发表自己的见解和看法。

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