【菜子科普】绝对零度
绝对零度
绝对零度(absolute zero)是热力学的最低温度，但此为仅存于理论的下限值。其热力学温标写成K，等于摄氏温标零下273.15度（-273.15℃）。
可以用光束来囚禁原子，这些光束形成一个“光学晶格”，科学家们现在可以让它冷却到惊人的低温
为什么不能达到绝对零度
1848年，英国科学家威廉·汤姆逊·开尔文勋爵（1824～1907）建立了一种新的温度标度，称为绝对温标，它的量度单位称为开尔文（K）。这种标度的分度距离同摄氏温标的分度距离相同。它的零度即可能的最低温度，相当于零下273摄氏度（精确数为-273.15℃），称为绝对零度。因此，要算出绝对温度只需在摄氏温度上再减273即可。那时，人们认为温度永远不会接近于0（K），但今天，科学家却已经非常接近这一极限了。
物体的温度实际上就是原子在物体内部的运动。当我们感到一个物体比较热的时候，就意味着它的原子在快速运动：当我们感到一个物体比较冷的时候，则意味着其内部的原子运动速度较慢。我们的身体是通过热或冷来感觉这种运动的，而物理学家则是绝对温标或称开尔文温标来测量温度的。
按照这种温标测量温度，绝对温度零度（0K）相当于摄氏零下273.15度（-273.15℃）被称为“绝对零度”，是自然界中可能的最低温度。在绝对零度下，原子的运动完全停止了，那么就意味着我们能够精确地测量出粒子的速度(0)。然而1890年德国物理学家马克斯·普朗克引入的了普朗克常数表明这样一个事实：粒子的速度的不确定性、位置的不确定性与质量的乘积一定不能小于普朗克常数，这是我们生活着的宇宙所具有的一个基本物理定律。(海森堡不确定关系)那么当粒子处于绝对零度之下，运动速度为零时，与这个定律相悖，因而我们可以在理论上得出结论，绝对零度是不可以达到的。
自然界最冷的地方不是冬季的南极，而是在布莫让星云。那里的温度为零下272摄氏度，是目前所知自然界中最寒冷的地方，成为“宇宙冰盒子”。事实上，布莫让星云的温度仅比绝对零度高1度多(零下273.15摄氏度)。
这个“热度”（因为实际上我们谈到的温度总是在绝对零度之上）是作为宇宙起源的大爆炸留存至今的热度，事实上，这是证明大爆炸理论最显著有效的证据之一。
在实验室中人们可以做得更好，能进一步地接近于绝对零度，从上个世纪开始，人们就已经制成了能达到3K的制冷系统，并且在10多年前，在实验室里达到的最低温度已是绝对零度之上1/4度了，后来在1995年，科罗拉多大学和美国国家标准研究所的两位物理学家爱里克·科内尔和卡尔威曼成功地使一些铷原子达到了令人难以置信的温度，即达到了绝对零度之上的十亿分之二十度（2×10^-8 K）。他们利用激光束和“磁陷阱”系统使原子的运动变慢，我们由此可以看到，热度实际上就是物质的原子运动。非常低的温度是可以达不到的，而且还要以寻求“阻止”每一单个原子运动，就像打台球一样，要使一个球停住就要用另一个球去打它。弄明白这个道理，只要想一想下面这个事实就够了。在常温下，气体的原子以每小时1600公里的速度运动着，而在3K的温度下则是以每小时1米的速度运动着，而在20nK（2×10^-8 K）的情况下，原子运动的速度就慢得难以测量了。在20nK下还可以发现物质呈现的新状态，这在70年前就被爱因斯坦和印度物理学家玻色（1894～1974）预见了。
事实上，在这样的非常温度下，物质呈现的既不是液体状态，也不是固体状态，更不是气体状态，而是聚集成唯一的“超原子”，它表现为一个单一的实体。
当到达绝对零度时，物质将塌缩成次原子粒子，-275.15应称原子绝对零度，还应有粒子绝对零度。低于绝对零度在宇宙中是很常见的，比如“黑洞”，只是无法测到。
绝对零度下时间是否会停止
当在绝对零度时，时间会停止。这个问题到底是对的还是错的？至今还是有争议。
正方认为（时间会停止）：
绝对零度在宇宙中是存在的，在宇宙的某些地方，当巨大的能量被黑洞吸走时产生绝对零度，由于时间也是一种能量形式，所以在那一刻，时间也是停止的。宇宙中有存在绝对零度的地方，甚至有低于绝对零度的地方，那些低于绝对零度的情况由反物质构成。也就是说我们的分子运动需要提供能量，而反物质运动则吸收能量，所以绝对零度可以达到，只不过我们没有发现，也没法发现。正如数字有正负，电流有正负，性别有男女一样，你凭什么说就没有低于绝对零度的负温度？科学家们都没有否认在绝对零度时刻，就是时间的起源之前时空的可知性，你又凭什么断定在0度之下的温度不存在？就像速度达到光速时时间会停止，再快就倒着走。那如果速度达到了0km/s。那么时间的状态又会改变。
反方认为（时间不会停止）：
从哲学角度说，物质的静止和运动都是相对的，时间如果记录着物质的发展和变化的话，它记录物质的运动状态，那么可不可以记录物质的静止状态？ 绝对零度下，不是一切都停止了，停止的只是物质的分子运动，所以，综上所述，绝对零度下的时间肯定还是运动的。除非这个世界里，时间不再存在。可是如果宇宙的全部物质都是绝对零度那么时间也应该停止了吧！
事实上，在绝对零度时，物体是不存在运动不存在能量的，此时物体保持了一个相对于非绝对零度物体的绝对静止状态。时间是一种能量（如前文所说），但更多时候时候它是一种形式，是存在于我们感知范围内的单位，因而在绝对零度时，相对时间是取决于你的认证方式的。另外，当到达绝对零度时，空间会发生扭曲。
绝对零度是不可能产生火焰的
绝对零度是不可能产生火焰的，至少人眼看不到，因为火焰自身的温度的关系物质燃烧必定要达到某种温度否则不会产生火焰现象，绝对零度是一个推出的数字，是人类不可能达到的一个最低温，乃至宇宙也没有这样的低温。
绝对零度时物体粒子的平均动能为零，就是说都不动了，所以温度不能再低了。瞬间到达绝对零度是一个非常复杂的概念 涉及到相对论的概念，火焰是物质剧烈燃烧产生的。既然没有动能当然粒子也不会那么剧烈的运动或者说粒子处于绝对静止状态，也就是说不会产生燃烧现象。
绝对零度下的振动——真空零点能
在绝对零度下，任何能量都应消失。可就是在绝对零度下，依然有一种能量存在，这就是真空零点能。
真空零点能，因在绝对零度下发现粒子的振动而得名。这是量子真空中所蕴藏着的巨大本底能量。海森堡测不准原理指出：不可能同时以较高的精确度得知一个粒子的位置和动量。因此，当温度降到绝对零度时粒子必定仍然在振动；否则，如果粒子完全停下来，那它的动量和位置就可以同时精确的测知，而这是违反测不准原理的。这种粒子在绝对零度时的振动（零点振动）所具有的能量就是零点能。
量子真空是没有任何实物粒子的物质状态，其场的总能量处于最低，这是一切物质运动及能量场的最初始状态，它的温度自然处于绝对零度。这样的状态具有无限变化的潜在能力。零点能就是由（量子真空中）虚粒子，不断产生的一对反粒子的出现和湮灭产生的。据推测，量子真空中，每立方厘米包含的能量密度有10^13焦耳，足以在瞬间烧干地球上所有海洋的水分！
从理论上看，真空能量以粒子的形态出现，并不断以微小的规模形成和消失。真空中充满着几乎各种波长的粒子，但卡西米尔认为，如果使两个不带电的金属薄盘紧紧靠在一起，较长的波长就会被排除出去。接着，金属盘外的其他波就会产生一种往往使它们相互聚拢的力，金属盘越靠近，两者之间的吸引力就越强。1996 年，物理学家首次对这种所谓的卡西米尔效应进行了测定。这是证明真空零点能存在的确凿证据。
其实，绝对零度和绝对至高温度在理论上均可达到。人类正不遗余力地做着相关实验，探索着隐藏在科学深处的奥秘.
技术前沿
自然界的温度：310K 人的体温；273K水的冰点；217K干冰；184K地球表面出现过的最低气温；2.7K 宇宙空间的平均温度；1K 宇宙中已知的最低温度值，出现于布莫让星云（Boomerang Nebula）（上图）；0.000000001K 一般水平的实验室可以达到的低温条件；0K无法超越的绝对零度
北京时间12月23日消息，科学家们找到了一种绝妙的方法，并由此成功地获得了地球上最低的温度记录。制备这种极端低温环境是研究物质基本性质，以及量子力学原理下一些奇异特性的必备条件。
这种新方法需要用到原子构成的“光学晶格”，科学家们有选择性地将其中“最热”的原子剔除。英国《自然》杂志刊载了这项研究的相关论文，这一研究或许将可以被用来制造未来量子计算机的存储器。
近年来，科学界不断刷新低温新纪录，现在最低温的纪录竞争已经到了绝对零度以上十亿分之一度的数量级，即所谓的“纳度”(nanoKelvin)级别。绝对零度是自然界的最低温度极限，这一温度被认为不可超越，其数值为零下273.15摄氏度。
光学晶格是一种理想的系统，可以帮助科学家进一步逼近这一最低温度极限。其内部交叉光线构成强度峰值区和凹槽区，有点像是蛋娄结构，而原子则会倾向于留在凹槽区内，这里是能量最低的区域。当原子被加入到这些凹槽区中后，接下来再添加入其它后续的原子将变得愈发困难，这就是所谓的“障碍”效应。
但是美国哈佛大学的研究人员发明了针对这一效应的修正版本，称为“轨道交换障碍”效应。这种方法可以让这些原子进一步冷却到“皮度”(picoKelvin)级别，即绝对温度以上一万亿分之一度的数量级。
科学家们小心翼翼地调节交叉光束的强度。这样做的技巧是：确保整个“蛋娄”格架中的原子中间只有那些最活跃的原子接收到激光束能量并随之变得更加活跃并离开体系。通过调节这些光束强度的变化频率，研究人员们成功地将光学晶格中那些最活跃，因而也“最热”的原子清除出了系统，只留下那些“最冷”的原子。这种方法可以带走系统中的熵，或者用更加通俗的话来说，就是可以帮助降低整个系统的整体温度。
在另一篇一并发表在《自然》杂志上的论文描述，光学晶格专家，美国测量技术公司Nist的格里琛·坎普贝尔(Gretchen Campbell)博士指出，这种对于光学晶格中单个特定位置实现操作降温，甚至以此达到前所未有低温的技术，未来或将在制造量子计算机时得到应用。
量子计算机是一种目前还处于初步设计中的未来计算设备，它将利用量子原理开展计算过程，可以轻易达到在现有计算机看来几乎难以想象的高速运算。
但是和所有其他计算机一样，量子计算机也将需要存储设备，而光学晶格可以用保存存储于超低温原子中脆弱的量子信息，这将是一个不错的选项。
可以用光束来囚禁原子，这些光束形成一个“光学晶格”，科学家们现在可以让它冷却到惊人的低温
绝对零度，是可能达到的最低温度。在绝对零度下，原子和分子拥有量子理论允许的最小能量。绝对零度就是开尔文温度标（简称开氏温度标，记为K）定义的零点；0K等于—273.15℃，而开氏温度标的一个单位与摄氏1度的大小是一样的。
物质的温度取决于其内原子、分子等粒子的动能。根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布，粒子动能越高，物质温度就越高。理论上，若粒子动能低到量子力学的最低点时，物质即达到绝对零度，不能再低。然而，绝对零度永远无法达到，只可无限逼近。因为任何空间必然存有能量和热量，也不断进行相互转换而不消失。所以绝对零度是不存在的，除非该空间自始即无任何能量热量。在此一空间，所有物质完全没有粒子振动，其总体积并且为零。
有关物质接近绝对零度时的行为，可初步观察热德布洛伊波长（Thermal de Broglie wavelength）
其中 h 为普朗克常数、m 为粒子的质量、k 为玻尔兹曼常量、T 为绝对温度。可见热德布洛伊波长与绝对温度的平方根成反比，因此当温度很低的时候，粒子物质波的波长很长，粒子与粒子之间的物质波有很大的重叠，因此量子力学的效应就会变得很明显。著名的现象之一就是玻色-爱因斯坦凝聚，玻色-爱因斯坦凝聚在1995年首次被实验证实，当时温度降至只有 170×10 开尔文。
①在中学阶段，对于热力学温标和摄氏温标间的换算，是取近似值T(K)=t(℃)+273。实际上，如以水的冰点为标准，绝对零度应比它低273.15℃所以精确的换算关系应该是T(K)=t(℃)+273.15。
②绝对零度是根据理想气体所遵循的规律，用外推的方法得到的。用这样的方法，当温度降低到-273.15℃时，气体的体积将减小到零。如果从分子运动论的观点出发，理想气体分子的平均平动动能由温度T确定，那么也可以把绝对零度说成是“理想气体分子停止运动时的温度”。以上两种说法都只是一种理想的推理。事实上一切实际气体在温度接近-273.15℃时，将表现出明显的量子特性，这时气体早已变成液态或固态。总之，气体分子的运动已不再遵循经典物理的热力学统计规律。通过大量实验以及经过量子力学修正后的理论导出，在接近绝对零度的地方，分子的动能趋于一个固定值，这个极值被叫做零点能量。这说明绝对零度时，分子的能量并不为零，而是具有一个很小的数值。原因是，全部粒子都处于能量可能有的最低的状态，也就是全部粒子都处于基态。
③由于水的三相点温度是0.01℃，因此绝对零度比水的三相点温度低273．16℃。
绝对零度表示那样一种温度，在此温度下，构成物质的所有分子和原子均停止运动。所谓运动，系指所有空间、机械、分子以及振动等运动．还包括某些形式的电子运动，然而它并不包括量子力学概念中的“零点运动”。除非瓦解运动粒子的集聚系统，否则就不能停止这种运动。从这一定义的性质来看，绝对零度是不可能在任何实验中达到的，但目前科学家已经在实验室中达到距离绝对零度仅五十亿分之一摄氏度的低温。所有这些在物质内部发生的分子和原子运动统称为“热运动”，这些运动是肉眼看不见的，但是我们会看到，它们决定了物质的大部分与温度有关的性质。正如一条直线仅由两点连成的一样，一种温标是由两个固定的且可重复的温度来定义的。最初，在一标准大气压(760毫米水银柱，或760托)时，摄氏温标是定冰之熔点为0℃和水之沸点为100℃，绝对温标是定绝对零度为0K和冰之熔点为273K，这样，就等于有三个固定点而导致温度的不一致，因为科学家希望这两种温标的度数大小相等，所以，每当进行关于这三点的相互关系的准确实验时，总是将其中一点的数值改变达百分之一度。现在，除了绝对零度外，仅有一固定点获得国际承认，那就是水的“三相点”。1948年确定为273.16K，即绝对零度以上273．16度。当蒸气压等于一大气压时，水的正常冰点略低，为273．15K(=0℃=32°F)，水的正常沸点为373.15K(=100℃=212°F)。这些以摄氏温标表示的固定点和其他一些次要的测温参考点(即所谓的国际实用温标)的实际值，以及在实验室中为准确地获得这些值的度量方法，均由国际权度委员会定期公布。
科学家在对绝对零度的研究中，发现了一些奇妙的现象。如氦本是气体（氦是自然界中最难液化的物质），在-268.9℃时变成液体，当温度持续降低时，原本装在瓶子里的液体，却轻而易举地从只有0.01毫米的缝隙中，很容易地溢到瓶外去了，继而出现了喷泉现象，液体的粘滞性也消失了。
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JOJO里面对白色相簿那段真心神了。。。
全身冰甲几乎无敌的存在，碰到的东西全部会急速冷冻
这样BUG的能力居然硬被主角干掉了，而且不靠主角光环
全身冰甲几乎无敌的存在，碰到的东西全部会急速冷冻
这样BUG的能力居然硬被主角干掉了，而且不靠主角光环
我记得是呼吸口是他的弱点
我去我引用错了。。。米斯达手枪帝。。
无此评论
就是。。第五部最爱米斯达不解释。。。
光速已经被中微子超越了。。。
啊咧，说得太死？首先，LHC那票子人的中微子超光速实验的精确度实在值得怀疑，因为实在有太多不可预知的变量了，更何况这只是另一个实验中意外得出的结果。其次，天圆地方，是古人纯粹的臆测，地球是宇宙的中心，只是古人观测星体运动时产生的误解，再加上教廷的思想钳制，至于九大行星和八大行星，这纯粹只是对行星这个概念的理解不同而已，对于冥王星其实一直都有争议，而降级，也只不过是国际天文学联合会对行星的概念进行了进一步的明确而已。而科学，是需要严密的推理和完美无缺的证据的。任何一个理论，只要找出一个可以明确的反例就可以被证伪。而尚存疑的反例也可以造成巨大争议。最典型的例子就是广义相对论发表的初期因为坎贝尔的一次误测加上国际形势导致科学界对爱丁堡观测结果的质疑从而导致相对论遭遇了巨大的争议。
科学研究很大一部分就是 假设一个理论，用其解释现象，再论证吧。现在假设出来的理论没有解释未来才发现的现象...也是可以原谅的吧
科学发现宗教在每扇门后。
宗教一直是科学的朋友，只是科学还太年轻，没有发现
能跟现实世界在一定精度下相符就是好的物理模型。人的认知当然是有限的，作为认知有限的人类所能通过观察客观世界而得到的客观规律也是必然是有限的真理。不管中微子超光速最后被证实与否，相对论在其可以应用的尺度内都可以说是一个优秀的物理模型——这就是科学与宗教不同的很重要的地方，只要是秉着实用主义角度所得到的科学结论总至少是有用的，而宗教一旦被反驳否定就会被连根拔起。正是如此，即使爱因斯坦的相对时空观否定了牛顿的绝对时空观，但是这并不妨碍牛顿力学至今仍在相当广的范围内得到应用，而相对性理论则作为一种更高精度上的修正。现在也是同样的。
科学发现宗教在每扇门后。
正在恶补物化的默默撸过。。。
下下周物理化学路过……为保平安好好学习
科学研究很大一部分就是 假设一个理论，用其解释现象，再论证吧。现在假设出来的理论没有解释未来才发现的现象...也是可以原谅的吧
啊咧，说得太死？首先，LHC那票子人的中微子超光速实验的精确度实在值得怀疑，因为实在有太多不可预知的变量了，更何况这只是另一个实验中意外得出的结果。其次，天圆地方，是古人纯粹的臆测，地球是宇宙的中心，只是古人观测星体运动时产生的误解，再加上教廷的思想钳制，至于九大行星和八大行星，这纯粹只是对行星这个概念的理解不同而已，对于冥王星其实一直都有争议，而降级，也只不过是国际天文学联合会对行星的概念进行了进一步的明确而已。而科学，是需要严密的推理和完美无缺的证据的。任何一个理论，只要找出一个可以明确的反例就可以被证伪。而尚存疑的反例也可以造成巨大争议。最典型的例子就是广义相对论发表的初期因为坎贝尔的一次误测加上国际形势导致科学界对爱丁堡观测结果的质疑从而导致相对论遭遇了巨大的争议。
我记得是呼吸口是他的弱点
正在恶补物化的默默撸过。。。
CTRL+A没有发现奇怪的代码怎么办?不合文章区情理呀
同CTRL+A没发现奇怪地址
CTRL+A没有发现奇怪的代码怎么办?不合文章区情理呀
光速已经被中微子超越了。。。
顺便一说,负热力学温度是能达到的,但并不是低于绝对零度
按照热力学温标,负温度其实比任何正温度都"热"
而正无穷开和负无穷开其实是同一个温度,反而绝对零度是两头不可能达到的极限
按照热力学温标,负温度其实比任何正温度都"热"
而正无穷开和负无穷开其实是同一个温度,反而绝对零度是两头不可能达到的极限
JOJO里面对白色相簿那段真心神了。。。
全身冰甲几乎无敌的存在，碰到的东西全部会急速冷冻
这样BUG的能力居然硬被主角干掉了，而且不靠主角光环
全身冰甲几乎无敌的存在，碰到的东西全部会急速冷冻
这样BUG的能力居然硬被主角干掉了，而且不靠主角光环
没有足够了解就进行怀疑的只不过是民科而已
无此评论
坐等物理帝开喷
看成 绝对领域 的路过
绝对零度可能是能量维持在物质形态的基本条件之一，如果温度低于绝对零度，物质这类高阶的能量就会转化成基本的形态，即发生质能转化，由于空间也可能属于能量的一种形态，所以常规情况下低于绝对零度的情况不会出现，因为温度一旦达到绝对零度，周围的能量就会转换形态，除非周围一切能量都消失了，否则不可能达到绝对零度。（熵的意味）
某地方维持在绝对零度之下，周围的空间和物质就会持续地消失——都转换为能量去升温了
某地方维持在绝对零度之下，周围的空间和物质就会持续地消失——都转换为能量去升温了
我想起了⑨的符卡
达到了绝对零度，是不是就能打出钻石星辰拳了啊。。。
SUB-ZERO表示冰河弱爆了.....
水滴表示没有压力
扶额，继维基之后，又是百度科普吗？
猴子你的节操啊啊啊啊，UP主的排版啊啊啊啊
猴子你的节操啊啊啊啊，UP主的排版啊啊啊啊
百度百科这东西谁都能改，看到过好几个民科写的百科
其實有負溫度。。。。我會到處亂說嗎。
这学期刚玩过粒子数反转的实验
扶额，继维基之后，又是百度科普吗？
猴子你的节操啊啊啊啊，UP主的排版啊啊啊啊
猴子你的节操啊啊啊啊，UP主的排版啊啊啊啊
其實有負溫度。。。。我會到處亂說嗎。
自然界最冷的地方不是冬季的南极，而是在布莫让星云.
卧糙，自然界管的真宽。
卧糙，自然界管的真宽。
求绝对零度资料出处，至于黑洞温度低于绝对零度那是错的，黑洞温度公式
T=hc^3/8πkGM
就辐射谱而言，黑洞与有温度的物体完全一样，而黑洞所对应的温度，则正比于黑洞视界的重力强度。换句话说，黑洞的温度取决于它的大小。若黑洞只比太阳的几倍重，它的温度大约只比绝对零度高出亿分之一度，而更大的黑洞温度甚至更低。因此这类黑洞所发出的量子辐射，一律会被大爆炸所留下的2.7度辐射（宇宙背景辐射）完全淹没。以上摘自维基
T=hc^3/8πkGM
就辐射谱而言，黑洞与有温度的物体完全一样，而黑洞所对应的温度，则正比于黑洞视界的重力强度。换句话说，黑洞的温度取决于它的大小。若黑洞只比太阳的几倍重，它的温度大约只比绝对零度高出亿分之一度，而更大的黑洞温度甚至更低。因此这类黑洞所发出的量子辐射，一律会被大爆炸所留下的2.7度辐射（宇宙背景辐射）完全淹没。以上摘自维基
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