温度是我们日常生活中普遍存在的概念,那么这一看似简单的量变指标背后,却有着极为深奥的学问。
温度是微观粒子运动的“活跃度”,当粒子们越活跃,温度也就越高;当粒子们几乎完全停止运动,那么温度就会贴近零下273.15摄氏度。
然而,温度也有着其上限,这个并不是我们常说的钱伯林骤降,而是直接一亿亿亿亿度。
那么温度的最高最低到底是好还是坏呢?
而这-273.15°C和一亿亿亿亿度又代表什么?
这两者之间到底有什么联系呢?
绝对零度。
绝对零度是温度的下限,单位是K(开)
温度本身并不是一个绝对的概念,而只是一个相对的概念。
最早的温度计,也就是水银温度计,是用孔雀石油来判断肯特海水冰点温度7摄氏度。
同时建立在水和冰都有体积形状,同时还不能完全融化的前提才能实现,所以说,使用水和冰来作为测试对象并不是十分科学的方法。
如果要确保实验结果,不如以“绝对零度”作为最底部标尺来取得,它是目前温度的最低极限。
在这个温度下,粒子几乎完全停止了运动,成为了出来冷静、宁静的终点。
而在中国古代的时候也有着对“绝对零点,最早的描述。
可以追溯到《周髀算经》,其中有过五个寒气的五个寒气、五个四二寒气等称谓。
说明中国古人已经能够区分出不同物质状态,为“绝对零度”提供一些早期的信息。
这五种寒气都可以与“绝对零点”对应上。
而且在2019年,我国科学家还创造了迄今为止全世界最低的温度。
只有5倍负271.8摄氏度,并且还要比此温度更低。
在升高了0.1次方之后,最终得到的结果就是“3.6倍负273摄氏度”。
而且这个结果同样也不是真的绝对零度,下面还有可能是更加低的温度。
那么,我国科学家是如何得到如此优秀的结果呢?
那便是通过对钡原子进行激光冷却。
钡原子随着激光脉冲而不断变化形状,涨大又缩小。
极高温度。
退一步讲,就算物质在这么低的温度环境发生变化,其实也无法看到这些变化带来的影响。
因为那时候物质体是在无边无际的黑暗中,不可能看到什么东西,这一千一百九十亿公里内也什么都没有。
但是,若这一千一百九十亿公里之外又能有什么东西?
即使是在如此低温状态下,当能量再次扩散,这一切势必会导致宇宙大爆炸,使之产生当初那样强大的威力。
宇宙产生于大爆炸,爆炸结束后,形成宇宙背景辐射。
也就是如今宇宙中的背景噪音,这一幕在一百三十五亿年前就已经结束。
如今我们所看到的一切都是很久以前发生过事情后的余震。
可以讲,在宇宙大爆炸的时候,温度就如同前文所讲到过的一样,温度高达一亿一亿一亿一亿度,这已经不是氦原子所能忍耐的范围了,甚至连氦原子都无法存活在这一万一万一万一万一万万温度中。
甚至可以说,在这么高的温度下,原子本身都已经被蒸发掉了,其周围的环境如同宇宙大爆炸时所产生的东西,也都是返回到这一环境中的物质所形成为宇宙背景辐射这一热量。
那么这要如何来计算这一温度?
在计算的过程中,我们又需要用到三个过程,其中一个过程就是爱因斯坦广义相对论。
可以讲,这种状态是非常奇特的,而稳定性相对较差,处于绝热膨胀能量不再增加是最理想的一种状态。
然而这个过程并不太容易计算,因为这里涉及到许多热力学和流体力学等方面的问题。
需要进行复杂计算和推导才能得出结果。
其次,其中还有电磁学,最后还有基本粒子物理学。
宇宙中的基本粒子种类和数量极为丰富,因此直接使用实验室中的热量进行计算会有很大的误差。
需要考虑到宇宙中基本粒子的各种特性,并结合相关理论模型进行推导才能得出更准确的结果。
通过这三个方面,再结合其他相关理论和数据,可以进行更深入、全面的研究和计算,从而更好地理解宇宙的演化和组成。
温度的极限。
我们当下可能认为绝对零点是个很酷炫的数据,但是实际上接近这个“完全冷静”的状态是十分困难的一件事。
科学家们虽然知道绝对零点这一数据,但是在实验室中几乎无法达到这个状态,这就是因为熵值的问题。
熵值反应世界状态,从这个角度看,如果熵值越高,那么熵值越低,代表世界越冷静。
但如果熵值已经足够小,再继续,将会费劲力气,所以达到此程度,就已经很好了。
并且熵值更低,还需要消耗更多能量去做改变,甚至非常痛苦。
但是相反,如果向高熵值移动时,相当于处于混沌状态,只需要一些能量使之变得更混乱就够了,而且还可以往更高地方爬升,很容易上去,如此看来当下我们这个世界还很“年轻”。
那么,负责世界变化就是物质,在物质变化的时候,又会产生许多的能量,而这些能量会使物质变得活跃,让物质发出一些变化无常的行为。
总体来看,温度只是我们“习惯”所用来随意标注物质变动规律的一种方法,也就是说它没有固定,而且可能更加丰富多彩。
但即使如此,我们仍然习惯性称其为有上限和下限,有上限并不是因为它碰到什么东西,而只是因为我们不想取那么麻烦,更加简化这一过程。
所以对于我们的生活作用极大的。
就拿今后的生活来说,如果现在进行更高级量子计算机技术研究的话,那么一定会有一天技术成熟以后会帮助我们探寻更多的信息。
尤其是它非常高级的一点便是可以进行极低极高的信息存储,可见这项技术在当今社会上有多么重要,更重要的是,它能助力我们追逐知识,同时还能解锁许多不可思议的信息!
因此这项成果不可谓不神奇! |