如果宇宙中的温度达到—273.15(绝对零度),时间会不会就停止了?为什么?

如果能达到,时间当然会停止。我们来看看所谓的温度是什么?而绝对零度-273.15℃意味着什么?这可不仅仅是时间停止那么简单。

摄氏温标

现在我们最熟悉的温度单位是摄氏度,是瑞典人摄尔修斯(1701~1744)最早提出来的,以数字刻度表明温度高低的方法。所以以他的中文译名的第一个字为单位,符号为℃。

1742年,摄尔修斯将一个大气压下水的熔点与沸点,分别定义为100℃和0℃(这和现在的认知相反)。温度越高度数反而越小,这样显得非常不自然,所以之后人们把这两个定义调换了下,变成了0℃和100℃,才形成了我们今天熟悉的摄氏度。

-273.15℃被称为绝对零度,是因为一切原子、分子的运动在这个温度将会停止,而温度的本质就是分子的热运动,所以比-273.15℃更低的温度不存在。在另一套温度换算刻度中,-273.15℃则被作为起始温度0,这就是开氏温标,单位为开尔文,符号K。

然而,摄氏度将水的熔点与沸点分别定为易用的0℃和100℃,在我们日常生活中应用更方便。

开氏温标

比起摄氏温度——以水结冰时的温度为基准,以科学家开尔文名字为单位的开氏温标更为合理,它表现的是“绝对温度”,所以又被称为热力学温标。其刻度间隔与摄氏温标相同。

它预示着温度有一个下限,热力学第三定律,也告诉我们这个下限温度永远也达不到。我们最多无限逼近它。

当物质接近这个下限温度时,会出现一些不可思议的现象。比如,大部分金属的电阻值将变为了零,变成了我们梦味以求的超导体。另外,液态氦在低于2.2K的极低温下,会变成超流体,这是比超导体更有趣的现象。 所谓的“超流体”,可以以类似液体的样子“沿容器壁反重力向上流动”,并能从液体无法通过的狭窄间隙(飞米直径)中流出。之所以会出现这些神奇的现象,皆因原本存在于普通液体内的“黏性阻力”变为了零。再从根本上来说,这是因为氦原子属于玻色子,而玻色子不用遵守“泡利不相容原理”(即在费米子组成的系统中,两个或两个以上的粒子无法处于完全相同的量子状态

在极限低温下,作为玻色子的氦原子全部可以变成了同一量子态,整个液氦可以看成一个宏观的大原子,而以上说的所有神奇现象,都是源于这种量子态,也称为玻色-爱因斯坦凝聚态

即是玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态的、超流性的物质状态(物态)。1995年,麻省理工学院的沃夫冈·凯特利与科罗拉多大学博尔德分校的埃里克·康奈尔和卡尔·威曼使用气态的铷原子在170 nK的低温下首次获得了玻色-爱因斯坦凝聚。在这种状态下,几乎全部原子都聚集到能量最低的量子态,形成一个宏观的量子状态。

绝对零度

虽然绝对零度是绝对无法达到的,就像超光速无法实现一样,但根据其定义我们也不难推测其结果。

绝对零度意味着冻结万物,万物皆静,时间还有什么意义?所以可以说连时空都冻结了。不仅如此,你想下电子一旦静止了,原子也就崩溃了,物质必然消失,最后只剩一个空荡荡的宇宙?不,宇宙都不会存在。以爱因斯坦“物质与空间相互依存”的观点来看,没有不存在于空间中的物质,也没有除去物质的纯粹空间。物质的真正消亡,必将伴随着空间的消除。

所以,-273.15℃这个温度,我们虽然能计算出来,但永远无法达到,也就是无法实验验证,但它依然属于科学体系下,这反而值得思考。

总之,绝对零度仅仅是个概念,可以说是宇宙的生命线。为了保命,宇宙绝对不允许出现绝对零度。别看是降温,真要达到-273.15℃,可是要消耗无限的能量,这和要把有质量的物体加速到光速一样不可能。

反而是温度的上限,还没有确定的极限范围,就是因为分子和原子具备进行无限剧烈运动的可能性。

欢迎关注@想法捕手,读科学,聊宇宙。




随着宇宙的膨胀,物体与物体之间的距离会越来越大,动能转化为势能,当宇宙中所有物体的动能都转化为势能后,宇宙就热寂了。宇宙热寂后任何东西都不再运动了,也产生不了温度了,热寂=绝对零度。热寂宇宙万物都不再运动了,时间基静止也是宇宙万物都不再运动,所以,热寂=时间静止。绝对零度物体的内部不再产生运动了,所以物体内部时间静止了,绝对零度=时间静止。




谢邀。

物体的温度反映的是构成物体的粒子热运动剧烈程度,两者呈正相关。按照题主的设想,如果宇宙的温度降低到了最低的温度——绝对零度(约零下273.15摄氏度),粒子的热运动全部停止,这是否就意味着时间也停止了呢?

毕竟,时间表征事物的变化,当温度到了绝对零度时,事物不再发生变化,所以等同于时间不再流逝。不过,温度不可能会降到绝对零度,而且温度和时间也没有必然的联系。

在绝对零度下,粒子保持静止,这意味着它们的动量和位置能够被同时测出,这势必会违背量子力学的一大法则——海森堡的不确定性原理。如果从热力学的角度来看,宇宙的温度也不可能变为绝对零度,因为能量交换和转换的过程始终存在,宇宙的熵总是会增加。

不仅粒子本身不会完全静止,而且粒子构成的宏观天体也不会绝对静止,它们在空间中必然会存在相对运动,所以时间也就不会停止流逝。事实上,根据相对论,时间是宇宙的基本结构,它是四维时空中的一维,它与物体是否在时空中运动以及物体的温度高低并无关系。

除非宇宙坍缩回无穷小的奇点,所有的物质和空间都蜷缩到其中。在这种情况下,时间和温度都已经没有意义,这正是宇宙发生大爆炸而创生之前的状态。




绝对零度

时间和温度到底有没有关系呢?我们客观地说,目前并没有任何证据表明时间和温度有关系。只有热力学中的熵增定律在假说中和时间扯上了关系,很多科学家认为熵增的方向就是时间流逝的方向,但他们并不能拿出证据。这里补充一点,熵指的是系统的混乱度,混乱度越高,熵就越大。

其实我们日常生活中也有这样的体验,当你很久不收拾房间,房间就会变得越来越乱,这其实就是混乱度增加了。而有一部分科学家认为,如果把宇宙看成一个系统,那最终的结果应该是混乱度最大,也就是熵最大。这个也是宇宙末日的热寂说。因此,科学家才会提出熵增的方向和时间流逝的方向有关。

那有人可能就要问了这个热寂是不是就是绝对零度?

实际上,根据目前的热力学定律,绝对零度是不可能达到的。这其实就是热力学第三定律,大概的表述是这样的:

在绝对零度时,所有纯物质的完美晶体的熵值为零。
或者说,绝对零度不可达到。

这里补充一点,绝对零度是-273.15度。

那绝对零度到底有什么含义呢?

着我们就要说到温度到底是什么了。如果用微观的视角来看,温度的本质是:

微观例子热运动的的剧烈程度。

意思是说,万物都是由粒子构成,而粒子并不是整整齐齐排排队的,而是比较杂乱无章,可以到处乱晃。

从整个的角度来看,粒子整体运动得越剧烈,温度就越高,反之亦然。我们用分子的平均动能来描述温度

所以,绝对零度也很好猜,实际上就应该是分子定在一个地方完全不动的情况。但是,科学家发现,微观粒子具有不确定性。意思是说,粒子的位置信息和动量信息是没有办法同时测到的。这其实也被叫做测不准原理,是由海森堡提出来的。

测不准原理还有个别称,不确定性原理,这条理论是量子力学的基础。根据这条理论,我们可以得出,分子不可能定在一个地方不动,顶多是在一定范围内振动,因此,绝对零度是达不到的。

那如果我们假设“绝对零度”可以达到,那它对应的会是时间静止么?

时间到底是什么?

这其实要从时间的定义说起。我们目前根本没有办法直接给时间下定义,原因也很简单,因此,我们根本不知道什么是时间。虽然没办法直接下定义,但我们可以换个想法。在科学界还存在一种定义的方法叫做测量定义法

说白了,就是你如何测量的,你就可以归纳测量的方式来定义。其实时间的测量很早就有,我们定义的“一天”,其实就是地球自转一周,或者一昼夜。一个月就是月球绕地球一周,一年就是地球绕太阳一周。

发现没有?虽然我们不知道时间是啥,但我们可以测量到时间。而归纳整个过程,我们就会发现,时间其实是变化。我们测量时间的办法其实就是测量周期性的变化。

以上其实都是从“测量”的角度出发对时间进行的定义,而从这个定义出来,我们可以出这么一个结论,那就是如果“时间静止”,对应的应该是没有变化。那什么样的状态是没有变得的呢?

其实上文我们提到过,那就是热寂的状态,也就是整个系统熵最大时。在那个状态下,宇宙处处都处于热平衡状态,说白了,就是处处的温度都一样,这就会导致不存在热传递,没有热传递也就没有了信息的传递,也就没有了变化

因此,“时间静止”对应的应该是“热寂”,而非绝对零度。而由于宇宙大爆炸,宇宙早期是具有能量的,无论之后宇宙如何演化,这部分能量不可能凭空消失,因此,在热寂时,温度是不可能达到绝对零度的。也就是说,绝对零度对应的并不是“时间静止”。




如果真的能够达到绝对零度,时间确实就停止了,但问题是能达到吗?

什么是绝对零度?热力学上的最低问题,理论上的温度下限值(注意是理论上),在这个温度下,分子的动能和势能都为零,也就是内能为零。在这个温度下,一切事物将达到运动的最低形式,没有任何能量热量的交换。但任何空间必然存在能量和热量,也不断地进行转换而不消失,所以绝对零度是不可能存在的。

从量子力学角度理解会更容易。量子力学的核心就是不确定性,说白了,我们无法同时测量出粒子的位置和速度,用比较专业点的术语就是:粒子速度的不确定性、位置的不确定性的乘积一定不能小于普朗克常数(海森堡不确定性),如果达到了绝对零度,意味着粒子处于静止状态,速度为零,显然这是矛盾的。

那么时间是什么?就是物质不断运动变化的直接体现,用专业术语诠释就是:从有序向无序的过渡,这个过程是单方向的,也就是所谓的“熵增原理“,这意味着时间只能朝着一个方向(也就是向前),而不过超相反的方向!所以,如果达到了绝对零度,万事万物停止了运动,时间当然就不存在了。

这种假设是没有意义的,就如同很多人经常假设超光速是一样的。绝对零度意味着“万物冻结“,电子也停止运动,如此一来原子就不可能形成,原子都没有了,宇宙就不会存在了。所以,如果达到了绝对零度,不仅仅意味着时间停止这么简单,我们的宇宙都因此不会存在了!

所以,宇宙存在的本身就意味着绝对零度是不可能达到的,零下273度看起来并不是一个很大的数字,但要想达到这个温度理论上同样需要无穷大的能量才可以,而无穷又是一个不可能到达的数值,只是一个抽象的概念,只存在数学概念里!




由于宇宙遵循能量守恒定律,温度高的物体向温度低的物体扩散,现实宇宙就不可能是-273.15℃(绝对零度),因此假设无效,任何回答都是毫无意义、无稽之谈!




如果宇宙某处的温度达到绝对零度,那么时间必然是静止的。时间和温度没有必然联系,它们之间都是物质的量度。

绝对零度代表着物质运动静止,那对应的时间度量也没有意义了。

从宇宙大爆炸开始,物质都在运动,大到星系旋转,小到电子跃迁。只要有运动就存在温度,运动也是时间得以度量物质的前提。

我们先看看什么是时间?

假设从此时此刻,宇宙中所有物质静止,正反粒子对也不产生与湮灭了,地球也不自转了,恒星也不发生聚变反应了......那么时间就没有意义了。因为即便“过去多长时间”,宇宙却没有发生丝毫改变。

时间就是度量物质状态改变的量化工具。没有改变就没有时间。

在热力学中,时间之所以是单项流逝的,在于宇宙从最低熵的奇点处发生爆炸,之后宇宙物质的熵在不断增加。可以简单地理解成物质变得越来越混乱。这种变化量就是时间的意义。

而温度却是度量物质的另一种特性的物理量。温度在热力学上的本质就是微观粒子运动的剧烈程度的体现。只要物质有运动,那么温度必然大于绝对零度。

即便在周围数亿光年都不存在天体的宇宙空间中,也存在电磁波的辐射。即便没有电磁波,还有真空的狄拉克之海,也就是正反粒子对像真空借取能量“凭空”产生,之后再湮灭释放能量给真空,这些都是物质的运动。

所以绝对零度和时间静止都是物质绝对静止的不同体现。

绝对零度和时间是一种事物的两种体现。如果A事物出现某一状态,比然会同时出现B和C事物。那么请问B和C有直接关系吗?

答案是有,不过这种关系是逻辑上的,而不是本质性关系。

那速度达到光速时间也会静止,是不是意味着绝对零度就可以实现?

首先达到光速,任何参考系将变得毫无意义,即便是光子是光速飞行,那么以光子为参照物也不存在意义。

有静止质量的物体不可以达到光速,这是因果悖论。

绝对零度是理论上的温度下限,这一数值只存在于理论上,真实的宇宙不存在绝对零度的空间。

空无一物的真空其实在量子尺度上十分热闹,不仅存在光子,场,还有正反粒子对,或许还存在引力子。这些物质无时无刻都在运动,它们都携带能量,这些能量也表征为温度。

宇宙有最低的绝对零度,那有理论上最高的温度吗?

最高的温度在宇宙大爆炸那一刻才存在,也就是普朗克温度。和绝对零度同理,如果将物质化解为无限小的量,使其以最大的形式运动,再将这些形式能以积分的形式加在一起,那表征出的温度就是普朗克温度。到目前为止,宇宙最热的地方与普朗克温度还相差甚远。




如果宇宙真的温度达到零下273.15度!对于人类还是没有关系的!

对于物质来说!完全是休眠状态!对物质一点用外多有了!谢谢




现代科学认为,只要有宇宙存在,就不可能存在绝对零度的地方。因为绝对零度是热力学的最低温度,物质温度取决于原子、分子等粒子的平均动能,粒子平均动能越高,物质温度就越高,反之越低。在绝对零度条件下,物质分子没有了动能,内能到达最小值,在一个没有任何粒子振动的空间,体积为零。

也就是时空都不存在了,由此宇宙也不存在了。

这就是现代科学对绝对零度的解释。如果愿意相信科学的朋友,就可以看下去,有些既不相信科学又喜欢问这类奇葩问题,总想着有一个神秘或玄乎的答案的大侠们,就没有必要在这里杠精浪费时间了。

热力学温度

所谓绝对零度是热力学温度的概念。热力学温度是科学界最重要的温标,是热力学和统计物理学中重要参数之一。这个温标是由第一代开尔文男爵威廉·汤姆斯在1848年创立的,他利用热力学第二定律卡诺定理推定创立,也称开尔文温度、绝对温标、开氏温标等。

热力学温标的单位为开(符号K),绝对零度为0K(不是OK),对应摄氏度为-273.15℃,每度间隔与摄氏度一样,因此摄氏度0℃对应开氏温标为273.15K。

现代相对时空观(相对论时空观)认为,时空和物质是一个三胞胎,这个三胞胎没有先后,与宇宙同时诞生,它们相辅相成,缺一不可,没有谁能够独立存在。这是因为物质是空间的内容,空间是物质的容器,没有物质就不需要空间,也就没有空间;而没有空间,也就没有物质的存身之处,也就不可能存在物质。

时间是空间和物质变化的标志。时间是标志空间和物质存在及其运动状态的一个抽象存在,看不到摸不着,但充满着整个空间,代表了空间和物质的广延性和持续性,具有一维性,没有时间就没有物质和空间。因此爱因斯坦将我们的世界叫四维时空,即由三维空间和一维时间组成。

因此,只要有宇宙存在,或者说我们观测者存在,就不可能有绝对零度。因为绝对零度环境已经是绝对真空,绝对真空没有空间和物质了,怎么还会有我们人类观测者呢?或者说还有时空存在呢?

普朗克自从发现普朗克常数,就从一个英俊少年变成这模样

不过现在量子力学对绝对真空有了新的解释

现代量子力学认为,在普朗克尺度和时间以内,也就是10^-35m(米)和10^-43s(秒)以内的时空尺度,空间和时间的经典概念将不再适用,需要建立理论上自洽的量子引力理论,也就是量子时空论来解释。但理想化的解释一直没有得到,现在比较有希望的是超弦理论或M理论。

这是一个将宇宙解释为11维时空的理论,又是一个企图用统一理论来解释宇宙物质和能量本源的理论,很复杂,且尚没有一个大的突破,在此就不展开说了。

量子理论还有一个真空零点能理论,这个理论就是在绝对真空(又称量子真空)下,也蕴藏着巨大的真空零点能。也就是在绝对零度、没有任何粒子、空间和时间的的虚空中,存在着巨大本底能量,正是基于此,才存在诞生宇宙的可能。

这些能量不断地以虚粒子对方式出现,这些正反粒子对一出现就相互湮灭了。如果这些能量是一个完美的平衡对称状态,宇宙就不会出现。那么为什么宇宙会出现呢?早前的科学家们一直迷惑不解,杨振宁、李政道上世纪发现和创立的宇称不守恒定律,为解释宇宙出现撕开了一道口子。

量子力学认为,本底能量以量子泡沫的方式随机涌动,虚粒子对在基本对称守恒状态下不断湮灭,但这种守恒对称是不完美的,偶尔出现了对称性破缺,有那么一个虚粒子没有湮灭,于是出现了宇宙奇点,这个奇点迅速膨胀(爆炸),随后能量不断转化为物质,就有了我们今天的宇宙和时空。

因此,在绝对零度状态下,现代量子力学认为依然会有具有巨大的本底能量存在,但时空是不存在的。既然时空都不存在了,何谈时间会不会停止?因此不是停止,而是乌有。

绝对零度无法达到,只能无限逼近

宇宙中没有发现绝对零度存在。宇宙微波背景辐射温度约为3K,也就是-270.15℃;目前认为宇宙最冷的地方是距离我们5000光年的一个原行星云,叫布莫让星云,也叫回力棒星云。这个星云有点像一个领结,那里的温度测得为1.15K(-272℃),是已知自然界中的最低温度的地方。

科学家们在实验中,通过制造170*10^-9K低温,也就是170nK(-273.14999983℃),实现了物质的玻色-爱因斯坦凝聚态。这是物质的一种新形态,即玻色子原子(光子、胶子、铷-87原子等),在冷却到接近绝对零度时,所呈现出的一种特殊状态,具有气态、超流、超导等特性。

由德国、美国、奥地利等国科学家联合组成的一个科研小组,在实验室创造了0.5nK(纳开)的低温记录,这个只比绝对零度高20亿分之1K的低温,被吉尼斯论证为世界最低温度记录。这项研究成果刊登在2003年9月12日版的《科学》杂志上。

NASA(美国航天局)宣称,将在国际空间站的一项实验中,创造出100亿分之1K的超低温,以最大限度降低粒子移动速度,将波色-爱因斯坦凝聚态的观测时间能够延长到10秒钟。这已经比地面观测延长了许多倍,足以让科学家们分析和掌握这种奇异物质的更多特性。

这项实验在2018年5月21日开始,据称到2020年结束,最终是否达到了目标,没有确切的报道。

这里特别提示,人类创造接近零度的超低温,各位千万不要以为是一个很大的空间,实际上是人眼都无法看到的一个微观世界,是科学家们在高度真空的磁阱中,制造出来的原子级及亚原子级别的超低温,一个针尖大都没有,而且只有瞬时存在,但可以被极其精密的仪器所探测和拍摄到。

不管怎样,人类正在不断创造出无限逼近绝对零度的低温,但根据相关理论,永远也达不到真正的绝对零度。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

时空通讯原创版权,侵权抄袭是不道德的行为,敬请理解合作。




题主的问题提的好,居然把温度和时间联系在了一起,那我们先看一下时间和温度的定义。

先说时间吧,古往今来(呵呵,这个词就涉及到了时间),人们都对时间进行了思考,认为时间是无穷无尽的,无始无终,似乎凌驾于世界之上,也确实是啊,世界的其他部分我们都可以控制,例如为了控制距离,我们骑马,我们发明汽车、火车,为了控制温度,我们利用火,后来还发明空调冰箱,但是对于时间却无可奈何,虽然也做过努力,例如秦始皇就派徐福去寻找仙丹想长生不老,来控制时间,可是失败了。

但是,有一个人说时间也只是一个普通的物理量,这个人就是爱因斯坦,他还真的指出了控制时间的方法,就是改变速度,这就是相对论,而且爱神的隔世弟子霍金解出了爱因斯坦方程(爱神的数学水平真让人着急),指出奇点之前没有时间,就是说,时间有开始的地方,而不是平常我们理解无始无终。

那么爱因斯坦是不是第一个正确认识了时间呢?还真不是,在爱因斯坦之前,伟大的玻尔兹曼就提出了时间之箭,基本上说出了爱因斯坦的话,例如时间有开始,时间只能向前,不能穿越,这就是玻尔兹曼熵公式。

好了,玻尔兹曼出来了,那肯定就跟温度有关系了,因为玻尔兹曼熵公式的前身就是热力学第二定律啊,都热力学了,怎么可能和温度没关系啊。

玻尔兹曼熵公式现在一般表示为S=klnΩ,S代表熵,Ω代表宏观状态下包含微观状态的数量,k当然是个常数,叫做玻尔兹曼常数,不过确不是玻尔兹曼算出来的,是普朗克算出来的,对,就是那个和爱因斯坦一起开创量子论的美少年普朗克,为了纪念前辈玻尔兹曼,伟大的普朗克把这个常数谦虚地称为了玻尔兹曼常数。

现在我们看一下熵,第一:熵只能为正数,第二:只能增加不能减少,这和我们刚才说说的时间是不是一样,所以熵公式又被称为时间之箭,这是历史上第一次定义了时间,之前所谓的时间概念只是我们的臆想。

现在可以谈一下时间和温度的关系了,只要熵为零就是时间的开始,那么只要Ω为1那么熵就是零,Ω为1需要什么条件呢,那就需要是绝对零度,那时候就是时间之开始。

但是绝对零度如何达到呢?没有办法达到,只有在宇宙之初奇点的时候才是。

现在来回答题主的问题,题主的问题根本就不成立,就好像是在问奇点之前有什么一样,因为奇点是时间的开始,在此之前,时间根本就不存在,是没有之前的,所以说呢,既然绝对零度不可能达到,那何必说如果呢?

如果这个回答您喜欢,麻烦点个赞,要是再加个关注那就感激不尽了,毕竟大家的喜欢是我最大的动力。

展开阅读全文

页面更新:2024-05-23

标签:绝对零度   普朗克   温标   爱因斯坦   宇宙   奇点   温度   时间   热力学   粒子   原子   物体   能量   物质   科学   空间

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2020-2024 All Rights Reserved. Powered By 71396.com 闽ICP备11008920号-4
闽公网安备35020302034903号

Top