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絕對零度與虛空的世界

Posted in: Chemistry 化學- 三月 15, 2011 No Comments
http://zh.wikipedia.org/wiki/File:Ceremonial_South_Pole.jpg

全球最寒冷的南極與絕對零度一比,簡直是溫暖無比。

你是否想過為什麼常常聽到"高熱達數千度"等說法,但總沒聽過"寒冷到零下幾千度"?

這世界上的溫度高者甚高,但為什麼當我們碰觸到達零下一百多度就似乎已經到達了極限。

絕對零度(absolute zero)是熱力學的最低溫度,但此為僅存於理論的下限值。其熱力學溫標寫成 0K,等於攝氏溫標零下273.15度(?273.15℃)。

物質的溫度取決於其內原子、分子等粒子的動能。根據馬克士威-波耳茲曼分佈,粒子動能越高,物質溫度就越高。理論上,若粒子動能低到量子力學的最低點時,物質即達到絕對零度,不能再低。然而,絕對零度永遠無法達到,只可無限逼近。因為任何空間必然存有能量和熱量,也不斷進行相互轉換而不消失。所以絕對零度是不存在的,除非該空間自始即無任何能量熱量。在此一空間,所有物質完全沒有粒子振動,其總體積並且為零。

換句話說,我們時常聽見熱脹冷縮的說法,也因此物質體本身在極低溫的狀況下體積也會無限的縮小,當到達某個溫度時,所有的物質體積都會化成虛無(也就是毫無體積),換句話說,那時的世界即成了一個虛空的世界,彷彿無物也無能量,而根據數據推論此一溫度大約是零下273.15度C,但這個狀況也同時引起了科學家的興趣,因此科學家實際實驗企圖降溫膨縮比例最明顯的氣體來觀察氣體在接近絕對零度時的狀況,卻意外的發現氣體的體積會在逼近絕對零度時開始到達一個定值,因此整個系統的溫度無法降溫到真正的絕對零度。

而即便是地球上最為寒冷的南極大陸,其年平均氣溫也有零下25度。這樣的溫度寒冷的程度足以使普通的鋼鐵會變得像玻璃一般脆;如果把一杯水潑向空中,落下來的會是一片冰晶。但相對於絕對零度的溫度,這樣的氣溫卻又顯得溫暖不已。

至今科學家們仍然無法成功的將任何物質冷卻到達絕對零度的狀況,確實有點可惜,如果有天科學家真的能夠將物質從有化成無(連能量也不是),那麼也許物質科學所留給我們的許多巨大的謎團也得以解破,而我們也能超脫現實世界的幻象,體驗到成住壞空的一切究竟是如何的一場夢幻泡影。

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