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银丰生命延续计划科研体系蓝图发布
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连“光”都能冻住!?一起揭秘“绝对零度”-273.15℃

发布时间:

2023-12-19

根据吉尼斯世界纪录,

地球上最冷的地方位于南极洲,

最低气温-89.12℃

而人类能够承受的最低温度,

在零下60度到零下70度,

更低等的生命体

如大肠杆菌、伤寒杆菌及化脓性葡萄球菌等

可耐受零下170度的低温

在更加寒冷的状态下

它们也将无法生存。

基于以上,

你敢想象-273.15℃下

是一种什么样的状态?

 

      绝对零度下,会发生什么?

通常意义上,我们说的“零度”是指摄氏温标规定的0度,在零度之外分为零上和零下之分。还有一种只有零上没有零下的零度,它就是开氏微温标规定的0度,绝对零度,这是目前人类所探索到的真正的温度下限。要了解绝对零度,首先需要明白温度是什么?

温度的本质是物体分子运动的剧烈程度。物质内原子、分子等粒子的动能,决定了该物质的温度,物质的温度与粒子的动能成正相关,即粒子的动能越高,其温度越高。

因此,在理论上,温度是没有上限的,太阳的温度大约为6000度,原子弹爆炸的温度高达1500万度,但温度是有下限的,这是由温度的定义决定的。当一个物体内所有的粒子热运动都停止的时候,物体就达到了温度的下限——绝对零度。

绝对零度下,粒子动能低到量子力学的最低点时,分子几乎不做运动。根据经典热力学中绝对零度状态下,所有的热运动都会停止。物质密度归于零,一切静止没有运动,没有能量的释放和输入。在没有密度的世界里,所有的物理规律都将不再起作用,就连宇宙运行的主导者引力也会不复存在。此时,物质呈现的不是我们常见的液态、固态和气态,它们会聚成唯一的超原子,如果可以看到看起来就像是一个单一的实体。

即便是光,也会被冻结。光是由一个个粒子组成的,而在绝对零度之下,粒子将不再运动,呈现出静止的状态,所以即便是传播速度最快的光,也会变成一个老实的光子,躺在原地一动不动。

粒子不能完全静止,绝对零度也就无法达到。因此,绝对零度一直是一个理论值。在寒冷的宇宙空间里,星际尘埃的温度可以低达零下260度。而在我们肉眼看不见的某个宇宙的一角,一个名叫回力棒星云的地方,那里温度为零下272度,是宇宙自然中最接近绝对零度的地方,仅仅比绝对零度高大约一度。但仍达不到绝对零度。

 

绝对零度的研究有什么意义?

 

虽然无法达到绝对零度,但可以尽可能的接近它。为科学家们对这个宇宙的研究提供了很多强有力的依据,为人类的将来带来了更多的可能性。

比如我们知道,冬天来临的时候,人类和其他恒温动物的活动能耗都会降低,新陈代谢也会减缓,而不能适应冬季气温的生物大多会进行冬眠。

在三体中就提到了一种人体冬眠技术,也就是将人放在密封的舱内,利用低温将人体冷冻起来,减少人体机能的变化,这样这些人便可以通过低温技术穿越到未来,又或者通过这种方式进行长距离的星际旅行。而现实中,山东银丰生命科学研究院进行的人体低温保存项目,是将人体置于零下196℃的液氮环境中进行保存。如果未来真的能够实现人体冬眠技术,那么时空旅行或许将不再遥远。

而对于低温研究的目的还远远不止于此,在量子力学、量子计算、生物医学等方面都有着重要的作用。

中国科学院物理研究所自主研发的无液氦稀释制冷机成功实现10mK(绝对零度以上0.01度)以下极低温运行。这标志着我国在高端极低温仪器研制上取得了突破性的进展。

此外,绝大部分材料在常温下都存在电阻,但是有不少材料却在低温下电阻会变为0。零电阻意味着电流能量损失为零,超导材料做成的电缆可以大大减少传输电能过程中的能量损耗。

更厉害的是,低温下的超导材料还会出现完全抗磁性,几乎抵御一切外界磁场,即使磁场足够强的东西进入了材料内部,也能牢牢钉住磁通线。超导磁悬浮列车就是利用这个特性而发明的,它比常规磁悬浮列车更为高速且更加安全。

当然,在超低温下还会有许多意想不到的现象,这正在有待我们进一步去发现。

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