温度为何有下限绝对零度?速度为何有上限光速?
因为我们生活在一个有限的宇宙中 。
有限的宇宙中容纳不了无限之物或者无限之属性 , 无论是哪一种属性 , 都不可能是负无穷到正无穷 , 任何一种物理属性 , 速度、温度、质量、体积、密度等 , 只要能想得出来能进行测量的属性 , 取值范围都不可能是负无穷到正无穷 , 只能在一个有限的集合中进行取值 。
所以 , 问题可以拓展一下 , 温度不仅有下限 , 同样也有上限 , 上限就是宇宙大爆炸那个瞬间的温度 , 至此之后 , 宇宙中不可能出现超越宇宙大爆炸那个瞬间的温度 , 那就是我们这个宇宙中温度的上限值 , 它大约是多少呢 , 经物理学家估算 , 大约为10^32K 。
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图示:宇宙的温度变化图 , 宇宙创生的瞬间10^-43秒时 , 决定了我们这个宇宙温度的上限为10^32K , 超过这个温度 , 等同于您就能创造一个新的宇宙 。
现在 , 我们来说说 , 速度上限和绝对零度是怎么回事儿 。
先说绝对零度 , 这个比较简单 , 就一句话 。
绝对零度是粒子绝对静止或达到量子力学最低点时的温度 , 因为温度的本质是粒子的运动 , 此时的温度被标记为0K , 或定义为绝对零度 。
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图示:对理想气体温度和压力关系的研究 , 推算出了绝对零度的值 。
在研究超低温世界的时候 , 物理学家发现了许多奇妙的物理现象 , 比如最著名的超导现象(电阻为零) , 比如超流体现象 , 液氦能翻越一定的障碍 , 自动地从高处流到低处 。
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图示:液氦的超流体现象 , 液氦能自动从高处流到低处 , 这听起来不稀奇 , 但稀奇的是它能翻越障碍 。 这就像你放在桌上杯子里的水 , 自动从杯子里流动了杯子外 , 不是从下面漏的而是从上面漏的 。
目前超低温物理学家达到的极限低温是低温实验室在1999年达到1.0×10^-10K 。 但根据量子力学原理 , 绝对零度是可望不可即的 , 因为存在真空能 , 只要能量大于零 , 温度就不可能等于0 , 说到最后 , 一切都和能量有关 。
【温度为何有下限绝对零度?速度为何有上限光速?】速度上限的原因 , 因为能量是有限的
注意 , 不论真空光速的具体速度是多少 , 有静止质量的粒子都不可能超越真空光速 , 这是由爱因斯坦的狭义相对论所决定的 , 随着运动粒子的速度增加 , 其质量不会保持不变 , 而是会变大 , 随着速度越来越接近光速 , 那么质量也就会越来越大 , 当速度达到光速时 , 质量也将达到无限大 , 这意味着这个运动中的粒子将拥有无限大的能量 , 这是荒唐的 。
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