绝对零度 如果宇宙中的温度达到—273.15,时间会不会就停止了?为什么?
绝对零度
时间和温度到底有没有关系呢?我们客观地说,目前并没有任何证据表明时间和温度有关系 。只有热力学中的熵增定律在假说中和时间扯上了关系,很多科学家认为熵增的方向就是时间流逝的方向,但他们并不能拿出证据 。这里补充一点,熵指的是系统的混乱度,混乱度越高,熵就越大 。
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其实我们日常生活中也有这样的体验,当你很久不收拾房间,房间就会变得越来越乱,这其实就是混乱度增加了 。而有一部分科学家认为,如果把宇宙看成一个系统,那最终的结果应该是混乱度最大,也就是熵最大 。这个也是宇宙末日的热寂说 。因此,科学家才会提出熵增的方向和时间流逝的方向有关 。
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那有人可能就要问了这个热寂是不是就是绝对零度?
实际上,根据目前的热力学定律,绝对零度是不可能达到的 。这其实就是热力学第三定律,大概的表述是这样的:
在绝对零度时,所有纯物质的完美晶体的熵值为零 。或者说,绝对零度不可达到 。这里补充一点,绝对零度是-273.15度 。
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那绝对零度到底有什么含义呢?
着我们就要说到温度到底是什么了 。如果用微观的视角来看,温度的本质是:
微观例子热运动的的剧烈程度 。意思是说,万物都是由粒子构成,而粒子并不是整整齐齐排排队的,而是比较杂乱无章,可以到处乱晃 。
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从整个的角度来看,粒子整体运动得越剧烈,温度就越高,反之亦然 。我们用分子的平均动能来描述温度 。
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所以,绝对零度也很好猜,实际上就应该是分子定在一个地方完全不动的情况 。但是,科学家发现,微观粒子具有不确定性 。意思是说,粒子的位置信息和动量信息是没有办法同时测到的 。这其实也被叫做测不准原理,是由海森堡提出来的 。
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测不准原理还有个别称,不确定性原理,这条理论是量子力学的基础 。根据这条理论,我们可以得出,分子不可能定在一个地方不动,顶多是在一定范围内振动,因此,绝对零度是达不到的 。
那如果我们假设“绝对零度”可以达到,那它对应的会是时间静止么?
时间到底是什么?这其实要从时间的定义说起 。我们目前根本没有办法直接给时间下定义,原因也很简单,因此,我们根本不知道什么是时间 。虽然没办法直接下定义,但我们可以换个想法 。在科学界还存在一种定义的方法叫做测量定义法 。
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说白了,就是你如何测量的,你就可以归纳测量的方式来定义 。其实时间的测量很早就有,我们定义的“一天”,其实就是地球自转一周,或者一昼夜 。一个月就是月球绕地球一周,一年就是地球绕太阳一周 。
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发现没有?虽然我们不知道时间是啥,但我们可以测量到时间 。而归纳整个过程,我们就会发现,时间其实是变化 。我们测量时间的办法其实就是测量周期性的变化 。
以上其实都是从“测量”的角度出发对时间进行的定义,而从这个定义出来,我们可以出这么一个结论,那就是如果“时间静止”,对应的应该是没有变化 。那什么样的状态是没有变得的呢?
其实上文我们提到过,那就是热寂的状态,也就是整个系统熵最大时 。在那个状态下,宇宙处处都处于热平衡状态,说白了,就是处处的温度都一样,这就会导致不存在热传递,没有热传递也就没有了信息的传递,也就没有了变化 。
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因此,“时间静止”对应的应该是“热寂”,而非绝对零度 。而由于宇宙大爆炸,宇宙早期是具有能量的,无论之后宇宙如何演化,这部分能量不可能凭空消失,因此,在热寂时,温度是不可能达到绝对零度的 。也就是说,绝对零度对应的并不是“时间静止” 。
其他网友观点如果真的能够达到绝对零度,时间确实就停止了,但问题是能达到吗?
什么是绝对零度?热力学上的最低问题,理论上的温度下限值(注意是理论上),在这个温度下,分子的动能和势能都为零,也就是内能为零 。在这个温度下,一切事物将达到运动的最低形式,没有任何能量热量的交换 。但任何空间必然存在能量和热量,也不断地进行转换而不消失,所以绝对零度是不可能存在的 。
从量子力学角度理解会更容易 。量子力学的核心就是不确定性,说白了,我们无法同时测量出粒子的位置和速度,用比较专业点的术语就是:粒子速度的不确定性、位置的不确定性的乘积一定不能小于普朗克常数(海森堡不确定性),如果达到了绝对零度,意味着粒子处于静止状态,速度为零,显然这是矛盾的 。
那么时间是什么?就是物质不断运动变化的直接体现,用专业术语诠释就是:从有序向无序的过渡,这个过程是单方向的,也就是所谓的“熵增原理“,这意味着时间只能朝着一个方向(也就是向前),而不过超相反的方向!所以,如果达到了绝对零度,万事万物停止了运动,时间当然就不存在了 。
这种假设是没有意义的,就如同很多人经常假设超光速是一样的 。绝对零度意味着“万物冻结“,电子也停止运动,如此一来原子就不可能形成,原子都没有了,宇宙就不会存在了 。所以,如果达到了绝对零度,不仅仅意味着时间停止这么简单,我们的宇宙都因此不会存在了!
所以,宇宙存在的本身就意味着绝对零度是不可能达到的,零下273度看起来并不是一个很大的数字,但要想达到这个温度理论上同样需要无穷大的能量才可以,而无穷又是一个不可能到达的数值,只是一个抽象的概念,只存在数学概念里!
其他网友观点【绝对零度 如果宇宙中的温度达到—273.15,时间会不会就停止了?为什么?】由于宇宙遵循能量守恒定律,温度高的物体向温度低的物体扩散,现实宇宙就不可能是-273.15℃(绝对零度),因此假设无效,任何回答都是毫无意义、无稽之谈!
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