要说宇宙中的最低温度,你可能不会联想到地球,因为地球上的最寒冷的地方是南极,而南极的最低温度只有将近-90℃,这个温度放在太阳系中都是小菜一碟,何况是浩瀚的宇宙呢。 其实不然,宇宙中的最高温度很高,可以达到百亿,甚至千亿摄氏度,但这个温度只发生于超新星爆发。平常的恒星内核温度也有几千万摄氏度,所以说,宇宙中温度的上限还是比较高的。 下限的话就没有这么夸张了,目前我们无法知道宇宙中的最高温度,但最低温度却早已被计算出来,那就是绝度零度-273.15℃,也就是0开尔文。 绝对零度只是一个概念,因为永远无法达到这一温度,只能无限接近,在绝对零度时,分子的热运动停止,也就无法产生热量。理论上,物质不可能达到这个温度,因为任何空间都有能量的存在,势必会发生转换。此外,根据量子力学的海森堡不确定性原理(不可能同时知道一个粒子的速度和位置),粒子无法绝对静止,因此绝对零度无法达到。就算达到了,也没有可以正常检测的仪器。 宇宙中也有接近这一温度的地方,那就是位于半人马座方向的布莫让星云,也称为回力棒星云。 这片星云距离地球5000光年,于1979年被发现,温度仅有-272℃,比绝对零度仅高1.15℃,也是目前已知的宇宙中最冷的区域,被称为宇宙冰盒子。行星状星云是中央恒星进入生命最后阶段剥离气体时形成,这个温度是作为宇宙起源的大爆炸留存至今的温度,这也是证明大爆炸理论最显著有效的证据之一。 那么,布莫让星云为何如此寒冷呢?当一个密封罐子中的液体被迫喷出时,罐子中的温度就会急剧降低。布莫让星云是一气体和尘埃组成的云团,是从一颗正在死亡的恒星中以大于150千米/秒的速度喷溅出来的,这正是导致布莫让星云急剧变冷的原因。 回力棒星云温度已经非常低了,但人类却可以制造更低的温度,由德国、美国、奥地利等国科学家组成的一个国际科研小组在实验室内达到了仅仅比绝对零度高0.5纳开尔文的温度,而此前的纪录是比绝对零度高3纳开尔文。这是人类历史上首次达到绝对零度以上1纳开尔文以内的极端低温,同时也是宇宙中的最低温。 理论上,越接近绝对零度,就越难制造更低的温度,所以这对人类来说是一项挑战。至于为什么要利用各种原理和技术制造出如此低的温度,科学家说,他们希望利用新达到的最低温度发现一些物质的新现象,诸如在此低温下原子在同一物体表面的状态、在限定运动通道区域时的运动状态等。 同时,这不只在热力学上得到应用,其研究成果还可以为其它领域开辟一条新途径。比如天文学家可以通过最低温中物质的变化来研究宇宙中暗物质的形成和发展。
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