绝对零度不能突破吗?诺贝尔奖获得者表示:特殊磁场中可以

在上学的时候,我们都学过温度的最低极限——绝对零度,也就是-273.15摄氏度。理论上来说,这个温度不可能被突破。

那么,为何绝对零度是理论上的最低温度呢?

上学的时候,老师的解释是:在绝对零度的时候,微观粒子都停止了运动。其实,这是为了方便我们的理解,才这样讲解的。当我们上大学学习了更深的物理学,才知道,那句话应该反着说。

所谓运动是绝对的,静止是相对的,对于微观粒子来说也是同样的定理。微观粒子无时无刻不在做着各种各样的无规则运动,宏观就会表现为温度。运动越剧烈,温度越高;当我们将它们的能量转化走的时候,它们的动能就会流失,运动变慢,宏观表现为温度降低。

当它们减慢到极限,速度为0,完全不运动的时候,宏观表现就是-273.15摄氏度了。一个粒子是不可能比0更慢了,所以这个温度也不会更低。

当然了,这个说法也是便于大家理解。在绝对零度的时候,微观粒子不仅失去了所有的动能,也失去了所有的势能。

事实上,理论上来说,绝对零度不仅仅不能被突破,也是无法达到的。因为,即使你把这个物体降低到了绝对零度,但是它周围的环境还是会对它产生影响,通过辐射等方式将能量传递到它上面,导致它重新获得微观粒子的动能等能量,温度就会提升。

不过,人类已经尽可能地将温度向绝对零度靠近,而且人造的最低温度很可能已经远远超出了你的想象。

爱因斯坦生前的时候,曾经“预言”过一种玻色子的特殊状态,后来被称为玻色·爱因斯坦凝聚态,可以实现超低温。根据NASA的计划,他们将在太空建立一个宇宙最冷实验室,其温度为二十万亿分之一开尔文,也就是比绝对零度仅仅高二十万亿分之一摄氏度!

可是,人类的极限,还远远不止于此。

各位如果有仔细阅读的话会发现,我们一直很严谨地表示:绝对零度是理论上的最低温度。不过,也有一些科学家提出了质疑,认为温度还可以更低。

慕尼黑路德维格·马克西米利安大学物理学家乌尔里奇·施奈德表示:一个物体的粒子并非全都处于同样的能量状态,它们处于不同状态的不同概率,集合在一起,才是宏观世界下的温度。一般来说,大部分粒子处于平均状态附近,少部分处于更高的能态下。如果把这一小部分的粒子降低到低能态下,温度就有可能降低到绝对零度以下。

说到做到,施耐德还真的利用钾原子超冷量子气体,加上磁场的变化,实现了瞬间的负温度,最终达到了负十亿分之几开氏度。

同时,2001年诺贝尔物理学奖获得者沃尔夫冈·克特勒也曾证明,在特殊的磁场中,绝对零度确实可以被突破。

这对于人类来说,是一个巨大的突破,相关的论文也发表在了多个主流科学杂志上。

那么,这种突破是否真的可以持续下去呢?这到底意味着温度没有下限、还是应该有一个新的“绝对零度”呢?这还有待于科学家们继续的深入探索了。

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