在探讨宇宙运转的神秘机制时,有一点是值得我们深思的:假如时间之轮真的能被冻结,那么会是怎样的情形呢?让我们探索所谓的“温度”的真谛,并深入了解“绝对零度-273.15℃”背后的奥秘。这个概念远非单纯时间静止那么单纯。

当今,我们称之为度量热度的“摄氏度”,源自瑞典人摄尔修斯的智慧结晶,他以数值来衡量温度的升降。我们便以其名之首音节来命名这一单位。

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1742年,摄尔修斯将一个大气压下水的凝固点与沸腾点分别定为0℃及100℃(与现今的认知相反)。温度越高数字却越小,这种感觉并不符合直觉,因此后人便调转了二者的位置,才有了我们今天习惯的0℃到100℃的范围。

至于-273.15℃,被定义为“绝对零度”,因为在这个温度下,所有原子与分子的活动都将停滞。温度的实质是分子的热动,因此比-273.15℃更低的温度在理论上是无法存在的。而在另一种温度衡量尺度中,-273.15℃被视为起始点,即“开氏温标”,简称“K”。

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尽管如此,摄氏度在日常生活中更得心应手,因为它将水的凝固点和沸腾点分别定在了便于使用的0℃和100℃。

不同于以水的凝固温度为基准的摄氏温度,以科学家开尔文命名的“开氏温标”展现了更为科学的“绝对温度”观念,亦被称作热力学温标。它的温度间隔与摄氏温度是一致的。

这一概念揭示了温度有一个理论的最低限度,而热力学第三定律进一步指出,这一最低温度是永远无法触及的。我们只能无限接近它。

当物质接近这个极限温度时,会涌现一些惊人的现象。例如,多数金属的电阻在此时趋近于零,化为我们梦寐以求的超导体。而液态氦在2.2K以下的极低温状态,会变为超流体,这是一种比超导现象还要奇特的状况。所谓的“超流体”,能够像液体一样“逆重力而上,沿容器壁流动”,甚至可以通过细小到飞米尺度的缝隙溢出。这些奇异现象的出现,根源于液体中本应存在的摩擦阻力降为零。深层次的原因在于,氦原子属于玻色子,不受“泡利不相容原理”的制约(这一原理限制了费米子系统的粒子不能处于同一量子态)。

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在极低温的极限状况下,作为玻色子的氦原子几乎全部处于同一量子态,液态氦可视为一个单一的大尺度原子,而所有这些神奇的性质,皆源自于这一量子态,也即所谓的玻色-爱因斯坦凝聚态。

换句话说,玻色-爱因斯坦凝聚态是玻色子原子在被冷却至接近绝对零度时所呈现的一种特殊的气态、超流性物质状态。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,在极度的低温下,首次用气态铷原子实现了玻色-爱因斯坦凝聚,此时几乎所有原子都聚集在最低能级的量子态,呈现出一个宏观尺度的量子态。

尽管绝对零度无法触及,就像超光速无法实现一样,但根据定义,我们不难想象其影响。

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绝对零度意味着一切的静止,时间失去了意义,甚至空间和宇宙也随之消散?事实上,当电子静止,原子就会崩溃,物质不复存在,最终宇宙可能会空无一物。正如爱因斯坦所言,物质与空间是相互依赖的,不存在不占据空间的物质,也没有无物质的空间。物质的彻底消失,必然伴随着空间的消解。

因此,-273.15℃虽可计算,却永远无法触及,也无法通过实验验证,但这一概念依旧存在于科学体系中,令人深思。

绝对零度,不过是一个理念,可以说是宇宙的生存底线。为了生存,宇宙本身绝不允许绝对零度的出现。虽然降温看似无害,但要真正达到-273.15℃,需要无穷的能量,这与把有质量的物体加速到光速一样是不可能的。

反观温度的上限,至今仍未有确定的极限,这得益于分子和原子无限剧烈运动的潜力。