绝对零度是宇宙中最冷的温度,也是物理学历史上最令人感到震惊的发现之一,这个温度的来临意味着所有物质与能量都被冻结,没有分子的运动。
时间与空间的概念都将崩溃,万物消亡。
如果在这一时刻,所有人都保持了清醒,那么人类世界将会发生怎样的变化?
万物冻结的景象又会是怎样?
这也许只是科幻小说中的情节,不过科学家对此现象进行了深入研究。
在20世纪8-90年代,尽管人类尚未完全接近绝对零度这个极限,但在接近绝对零度时,各种奇特的物质状态开始出现,这将彻底改变科学。
绝对零度是什么?绝对零度是一个极限温度。
假设有一个箱子,既没有热源,也没有冷源,并且密封良好。
宇宙中所有可能发生的化学反应都无法进入这个箱子。
虽然这种情况难以想象,但是我们可以进行假设。
随着时间的推移,箱子里的物质会怎样变化?
科学家们认为,无论是固态还是液态,物质中的分子都会停止运动并冷却到一定程度。
在此之后,即使放置了数百万年,它们也不会发生变化。
换句话说,箱子里的物质将永远保持原状。
这是因为分子运动是物质发生变化的唯一因素。
当分子停止运动时,物质也不会有任何变化。
这就是绝对零度的意义。
可以说,绝对零度代表了万物活动的极限。
当然,我们也可以认为,无法达到绝对零度是科学发展的动力之一。
牛顿生活在17世纪,他的发现带领我们走进了微观世界的大门。
牛顿发现,一个物体内部分子的运动产生了它所具有的温度,这个温度决定了它所具备的能量水平。
对这种现象的深入研究导致了热力学的发展。
热力学将温度与能量吸收能力结合在一起,并得出结论:随着温度的降低,物体可以吸收到更多能量。
在19世纪,杰文斯等科学家通过计算,得出了一个结果:如果我们能够创造出一个绝对零度的环境,那么这个环境中将充满能量!
于是在1900年,量子力学诞生,推翻了一切,告诉我们静止是不可能存在的!
尽管要达到绝对零度,但粒子仍然具有运动能量。
这就像一个拥挤的人群,如果他们不动,就会挤扁,甚至变成一滩水!
但是如果他们不动,就会死!
因此,他们必须不停地动!
这就是量子行为:我们不能将其忽视!
所以,绝对零度只是一个极限值,是一个理想状态。
在19世纪的热力学发展时期,科研人员就已经开始将绝对零度作为一个参数来研究了。
随着温度逐渐降低,它可以缓慢地接近绝对零度。
雾兹和开尔文等人对此做出了大量研究。
为了使温标更加科学和精确,这些研究者仅仅选择了水作为研究对象。
水从274.15摄氏度(相当于100摄氏度)开始结冰,然后缓慢升高,当全部变成冰霜时,开始降温直到绝对零度。
结冰过程为正值,而降温过程为负值。
经过多次实验,最后得到了一个最终结论:只要水冷却-273.15℃就够了。
将其转化为开尔文温标为0K,这就是绝对零度。
绝对零度来临万物消失。目前人类创造出来的最接近绝对零度的实验室只有几亿分之一卡尔文,这个数值已经非常小了。
但是如果真的达到了-273.15℃会发生什么事情呢?
有科学家对此进行过一系列的假设实验。
首先,由于绝对零度比现在地球中心最深处的岩浆温度还要低,因此一旦绝对零度来临地球上的岩浆就会迅速被冻住,不再涌动。
地壳内部因为不再有板块运动,因此不会产生地震,也不会发生火山喷发。
随后,地表的液态水也会被冻住。
或许有一天全球性的寒潮会将海洋冻住,但是淡水不会全部冻结,因为温差会影响冻结速度。
到了那时,只剩下南北极及寒带地区会是冰封大陆,而世上99%的陆地面积都会被冻住!
这对于植物来说是好事,因为植物需要土壤中的水分生长,此时由于低温也不会有干旱的发生、但对于动物来说就不好说了,在农业高度发达的今天,人类是否能够承受这个巨大变化?
科学家认为,人类无法适应如此巨大的环境变化,更可怕的是我们能否继续生存下去!
一旦全世界进入如此超低温状态,生存下来的动物也不再会跑来跑去,而是和植物一样“静止”下来。
陆地上只剩下少数适应严寒条件的哺乳动物、爬行动物甚至昆虫之类,但他们也会日日夜夜求着阳光照耀,大海里也是这样,同时唯一会浮出水面的就是那些宽阔洁白的大冰层!
大气层里最珍贵的大型鸟类们也要安静下来等待着暖风吹来,但风不会来了,因为循环是因为地球自转和公转导致,现在停下来了,没有内外热量交替,更加不会发生降水。
因此大气层里会弥漫着一种奇异气体混杂,还不断酝酿着孤立烟霏,因此没有这样的生态。
全球性的污泥现象会伴随着大气層中没有太阳辐射,大气层中的氧气层和二氧化碳混合起来降下来只是寒风冰雪!
还有是什么呢?
显然物种都凋亡了,那么还有什么?
植物和细菌才是大宗呢,再加上海洋生物群体,再加上海洋浮游生物,这才是支撑着生态平衡的能源!
那么世界上最主要的人类需要吃什么?
食物呢?
就看这些冰冷的严寒生态环境草丛丛林以及海洋里有没有什么其他植物生存下来收成来吧,但不容易,所有人只能祈求幸运女神时刻随身陪伴着自己!
但是这一切是想象出来的吗?
还是说这样终会成为现实!
科学家们认为这几乎是不可能完成的一切!
因为人类并不能改变这个物理规则,这不是科幻小说!
超导体帮助科学发展革命.绝对零度是一个寒冷且禁忌又充满幻想的数字,是科学界一直追寻能借助进一步探索的一件神秘面纱!
因此,自古以来人们就一直希望能够实现更非常更完美更科学合理的蓝图来展望未来!
从牛顿定律到牛顿力学再到热力学再到量子力学!
每一步都是革命上的进展,而现在人们通过一步步深入探索发现了一种叫做超导体的新事物!
这是什么新事物呢?
超导体是在 1911 年被发现的一种材料,它们在接近绝对零度时展现出非常特殊又重要的性质。
这种材料具有两个关键特性:
一是不再产生电阻能量损失;
二是能够排斥外部磁场。
当超导体进入超导状态时,它们内部的电流没有任何阻力地流动,因此不会产生任何热量或能量损失,这是非常理想的能源传输状态!
同时,当超导体附近有磁场存在时,它们会排斥磁力线,使得磁场无法穿透超导体内部,这种现象被称为“迈斯纳效应”。
超导体的发现为科学和技术领域带来了巨大突破,其应用前景广泛,包括:
1、核磁共振成像(NMRI): 超导体被用于制造强大的磁体,使得核磁共振成像技术成为现实,这项技术在医学领域用于无创检测人体内部结构,实现排除病灶,无需开刀实现病灶内核检查成就了无创医学革命!
2、粒子对撞机: 超导体被用于制造粒子加速器中的强大磁场,以便加速粒子的速度,从而探索微观世界和宇宙起源,比如CERN欧洲核子研究中心的大型强子对撞机,就是这样推动世界研究进展的重要科学武器!“爱因斯坦!”他致远!
3、电力传输: 超导体能够降低电力输送过程中的能量损失,提高电网效率,从而供应世界实现能源革命吗?
4、量子计算: 超导体可以用于构建量子计算机,这些计算机将在计算和解决问题方面超越传统计算机。