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物質、能量能否被“凍住”?
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  • 1 # 大狗說

    在絕對零度條件下,所有熱運動停止。那麼無限接近絕對零度時會怎樣?物質的狀態當然會有所不同。這裡我介紹一個最新的科學例項,從中你可以瞭解所謂“超流體”的物質狀態。

    2018年5月21日,為了尋求更加寒冷的溫度,美國宇航局(NASA)透過天鵝座(Cygnus)宇宙飛船向國際空間站發射了一個特殊裝置。它將創造一個相當接近絕對零度的狀態。  

    該裝置就是所謂的冷原子實驗室(CAL)。研究人員使用了鐳射和磁鐵的組合,減緩原子雲運動,從而使原子雲冷卻到絕對零度以上百億分之一攝氏度的水平,即零開爾文(-273.15攝氏度)附近。在這種情況下,原子雲能夠表現出微觀量子現象。

    這些原子雲被稱為玻色 - 愛因斯坦凝聚體(BEC)。雖然它們可以在地球上被建立,但地球引力是一個障礙。這會非常快速地向下拖動它們,以致研究人員的觀察時間不足一秒鐘。 國際空間站的微重力環境將克服這一重大難題,使地球上的科學家能夠遠端操作裝置,觀察原子長達10秒。這將是有史以來人類能夠觀察到玻色 - 愛因斯坦凝聚體持續時間最長的一次,同以往相比可謂質的飛躍。  

    那麼其科學意義何在呢?由於玻色 - 愛因斯坦凝聚體是所謂的超流體,即一種黏滯性為零的流體。這將讓研究人員更好地理解這種物質。

    NASA噴氣推進實驗室(JPL)專案負責人安妮塔表示: “如果你擁有超流體水,並讓它在玻璃杯中旋轉,那麼它會永遠旋轉下去。如果我們能更好地理解超流體的物理性質,就能夠利用這種技術來更有效地傳遞能量。畢竟,其中沒有黏滯性來減緩速度,消耗動能。”  

    NASA噴氣推進實驗室(JPL)專案負責人安妮塔表示: “如果你擁有超流體水,並讓它在玻璃杯中旋轉,那麼它會永遠旋轉下去。如果我們能更好地理解超流體的物理性質,就能夠利用這種技術來更有效地傳遞能量。畢竟,其中沒有黏滯性來減緩速度,消耗動能。”

    它還可以幫助提高超導性,在超導量子干涉儀,量子計算機和鐳射冷卻原子鐘等器件中發揮作用。人們將能夠觀察到前所未有的量子現象。冷原子實驗室甚至還能幫助檢測和理解暗能量,這正是加速宇宙擴張的未知驅動力。  

  • 2 # 深藍色的七絃琴

    從外行的角度分析一下。

    正常氣溫下,物質內的分子是處於運動狀態的。

    而無限接近絕對零度時,分子也會接近無限靜止,不再運動。

    分子一旦不運動,能量當然不再產生。

    所以,接近絕對零度的物質,無論其分子還是分子產生的能量,確實會被凍住。

  • 3 # 螞蟻科學

    是的。時空,能量全部凍結。

    絕對零度是熱力學的最低溫度。在此溫度下,物體分子沒有動能和勢能,動勢能為0,故此時物體內能為0。物質的溫度取決於其內原子、分子等粒子的動能。

    也就是說動能越大,溫度越高。但在絕對零度的背景下,物體沒有動能。

    不過理論告訴我們,任何物體或環境都不可能達到絕對零度,只能無限的接近,為什麼?

    理論上,若粒子動能低到量子力學的最低點時,物質即達到絕對零度,不能再低。然而,絕對零度是不可能達到的最低溫度,自然界的溫度只能無限逼近。如果到達,那麼一切事物都將達到運動的最低形式。因為任何空間必然存有能量和熱量,也不斷進行相互轉換而不消失。所以絕對零度是不存在的,除非該空間自始即無任何能量熱量。在絕對零度下,原子和分子擁有量子理論允許的最小能量。

    就好比光速一樣,我們望洋興嘆,遠觀而不可褻玩。

    簡單來說,除非該空間自始即無任何能量熱量。在此一空間,所有物質完全沒有粒子振動,其總體積並且為零。否則不可能達到絕對零度。

    但是,我們又發現,並不是所有的能量都不存在。儘管在絕對零度下,還有一種能量它卻存在,叫做“真空零點能”。

    量子理論預示,真空中蘊藏著巨大的本底能量, 它在絕對零度條件下仍然存在, 稱為真空零點能。對卡西米爾力(Casimir force,一種由於真空零點電磁漲落產生的作用力)的精確測量,證實了這一物理現象。

    這種過程的動態能量可以作為工業能源、未來星際航行能源以及家庭生活等諸多領域的能源。量子真空是一個非常活躍的空間,它充滿時隱時現的粒子和在零點線值上漲落的能量場。

    如果零點能可以提取,無疑將是人類所能夠利用的最佳能源了。它是潔淨、廉價的能源,是大自然給予人類的“免費的午餐”。宇宙中所有的物質都來源於零點電磁漲落能,我們身上的每一個物質粒子不停地與真空零點能發生能量交換,也就是,沒有任何一個物理體系稱得上是孤立體系的。根據物理真空的性質,我們可以從空間任何一點提取零點能,並轉換成我們所需要的能量形式。原子中電子繞核轉;太陽系中,行星繞太陽轉,幾十億年永不停息;超導和超流現象,這些都是大自然給我們的關於能源的啟示。

    但是,至少目前來看,似乎毫無進展呢。

  • 4 # 寶樹白石

    太空的深空裡沒有任何星系和星星,任何恆星的光都照不到這裡,一片黑暗,這裡沒有溫度,也就是最接近零度的地方,這裡的溫度就是零度。但是如果有一個物質這裡都不會是零度。那我們就想一下物質在這種情況下會是什麼狀態,這就是不存在的理想狀態。

    水有三態狀態,氣化,液化,和固化。

    水在固化之後,也就是凍成冰的時候,按道理會收縮,熱漲冷縮,但是冰會膨脹,體積會增加。

    這有是什麼原因呢?這不是違法了物質的基本規律嗎?

    不會的,物質的性質是永遠不會被人為的改變的,照樣是收縮的狀態,水在固化的情況下會繼續的收縮,會變成晶體,晶體的狀態會互相的擠開,產生許多的空間,水在凍成冰之後體積就自然增大了,天上飄下的雪花就是這種狀態。

    那麼任何物質在非常的低溫的情況下也會結成晶體,分裂成為粉末,繼續的在分裂,非常的鬆散,膨脹的無限大,物質在這種情況下磁場不會消失,電場不會消失,只是分散,它們會在沒有外力影響下成為球形,中心的密度大,外圍的密度小,磁極的互相調整,而出現帶正電的核心和外圍帶負電。

    產生一種新的星際運動,產生漩渦狀,越縮越小,在縮小的時候又會產生磁極的調整,而產生電流,就像地球上的閃電一樣,這個電流是在每一個微小的顆粒中進行,這時物質蘊藏的熱就會釋放出來,中心密度大釋放的熱量就多,磁場也大,所有的外圍在這個中心的作用下被控制,這個中心的磁場控制著外圍的物體,它產生磁場,磁力,和電場,旋轉磁場,而出現引力和自旋產生的離心力。當然還有許多複雜的因素,產生就像我們看到的星際運動,和我們看見的星空一樣,必然的宇宙現象。

    物質的本性會產生必然的宇宙形式和運動方式,而我們今天看到的宇宙,就是這些因素必然產生的結果。

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