亨利博士
26-02-27 06:50 微博认证:头条文章作者

绝对零度:-273.15

当年人们定摄氏温标的时候,拍脑袋选了水的冰点和沸点,一个0一个100,中间分100格。挺合理的对吧?但后来搞物理的发现了一个有意思的规律:你给气体降温,它的体积就会缩水,而且缩得特别有规律——温度每降1度,体积就缩一点,缩得跟直线似的。

那问题来了:照这个趋势往下推,推到啥时候气体体积变成零?

一算,正好是-273.15度。

当然,气体不可能真的缩到没影,在那之前它早就变成液体甚至固体了。但这个数字就像一个永远追不上的终点线,科学家管它叫绝对零度。

说白了,这是个理论上存在、现实中够不着的地方。

到了那个温度,原子会懒到什么程度?几乎不动了。不过量子力学说了:再懒也得稍微抖两下,这叫“零点能”,算是老天爷定的最低消费。

你可能觉得这玩意儿离生活太远。但你知道吗,就在你读这几行字的时候,有人正在实验室里追着这个-273.15跑。

怎么追?用激光。你没看错,激光不仅能加热,还能冷却。科学家用激光从四面八方照原子,像几百只手同时按着一个皮球,硬是把原子的热运动摁下来。配合其他手段,能冷到比绝对零度高不了多少——0.1毫开尔文,也就是-273.1499度左右。

我国自己搞的稀释制冷机,也跑到了6毫开尔文。这玩意儿干嘛用?

量子计算。

量子比特这玩意儿娇气,稍微热点就“退相干”——说白了就是罢工。只有在这种冷得离谱的环境里,它才肯老老实实干活。你可能听过的“九章”“祖冲之号”,背后都有这一套制冷系统撑着。

冷到极致,还会冒出来一些反直觉的事。

比如超导。有些材料一冷到某个温度以下,电阻突然消失。电流进去就出不来了,能在环里转圈转到你怀疑人生——转几年都不带停的。磁悬浮列车就是靠这个浮起来的。

还有超流。液氦冷到-271度左右,突然变得没有粘性了。你能想象吗?把它倒进杯子,它会沿着杯壁自己爬出去。给它装在一个敞口的容器里,它能自己渗过微米级的缝隙溜走。就跟水有了自己的想法似的。

更邪乎的是玻色-爱因斯坦凝聚。一大堆原子本来各蹦各的,冷到一定程度后,突然步调一致,变成一个“超级原子”——用量子力学的话说,它们“凝聚到了同一个量子态”。

这种状态,爱因斯坦90多年前就预言过,但直到1995年才真正在实验室里做出来。那三个搞出这事儿的人,没几年就拿了诺贝尔奖。

对了,最后说个冷知识:外太空的温度大概是-270度左右,其实比咱们实验室里能造出来的最低温度还热不少。

发布于 上海