引言:开篇第一问,你知道太阳系中最高的温度出现在哪里吗?相信很多朋友都会说在太阳的内部。那么最低温度又在那出现呢?科学家将最低温度定义为绝对零度,但这是整个宇宙都无法达到的温度。
地球之所以能够获得源源不断的太阳能,是因为太阳的内部不断地进行核聚变反应,从而产生巨大的能量从太阳表面以紫外线等形式释放出去。除了地球之外,太阳系中几乎每一颗星球都能够得到太阳的“照射”,这充分体现出太阳这颗中心天体的强大。太阳不仅能够释放出太阳系中最庞大的能量,而且还存在最高的温度。科学家根据探测数据计算得出,太阳表面的温度达到5500摄氏度左右,其内部更是达到了2000多万摄氏度。
由此可知,太阳系中超过1000摄氏度的温度是存在的,而且普遍存在于一些星球的内部,例如地球和太阳。那么太阳系中是否也有比零下1000摄氏度还要低的温度呢?这个问题的答案是不可能的,放眼整个宇宙,目前连零下1000摄氏度的现象都还出现过,更别说低于零下1000摄氏度了。而天体物理学家在早期的研究中就根据已探测到的现象定义了宇宙中最低温度的存在,它就是绝对零度。
目前绝对零度只存在于理论上,而它的数值仅仅只有零下273.15摄氏度,由此也可知不仅仅是太阳系,整个宇宙都不存在低于零下1000摄氏度的现象。那么为什么不存在绝对零度呢?这就要从科学家定义温度讲起。最初温度是人类用来衡量一个物体的热程度的物理量,这是一个宏观上的概念。随着人类对微观世界的深入探索,科学家们逐渐发现温度也可以从微观的角度进行解释,那就是组成物质的基本粒子在不停地进行热运动,这就导致了物体的温度升高。换句话说,温度可以体现出粒子运动的激烈程度。
按照这样的定义,如果粒子进行热运动的程度不断降低的话,那么该物体的温度就会不断降低。直到粒子的热运动完全停止之后,物体的温度就达到了绝对零度。那么科学家是如何得出绝对零度的具体数值的呢?物理学上有一则名为“盖·吕萨克”的定律,通过该定律的推导就可以得出绝对零度的数值。
而问题的关键在于,所有构成物体的粒子都不会停止热运动,至少目前人类尚为发现违反这一规律的特例,因此可以推断绝对零度是不存在的。当然也可以从科学理论的角度得到这一结论,相对论和量子力学都可以证实绝对零度的不存在。例如根据相对论,运动是绝对的,静止是相对的,所以所有粒子的静止都只是相对而言的静止,它们实际上还是在不断地运动。
而量子力学则从另外一个角度来论述这个问题,一旦粒子停止热运动之后,它的动量和位置都将会确定下来,这与“不确定原理”是相悖的。在前面两种证明中,相对论是近现代最伟大的科学理论之一,量子力学被誉为人类未来发展之光,绝对零度在它们的证实下应该是不存在的。
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