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温度为何有下限绝对零度?速度为何有上限光速

点击: 次  来源:互联网 时间:2020-03-15

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


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。


牛牛游艺下载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。


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。


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。


图示:只有当粒子的运动速度非常非常接近光速时,其质量的变化才变得十分显著。


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因为在我们这个有限的宇宙中,容纳不下一个拥有无限大质量的粒子,因为整个宇宙的全部能量在宇宙大爆炸那一刻就被决定了,它只有10^19GEV这么多,不管这个数字有多大,它都是一个有限的数字,不是一个无限的数字。


那为什么光子能达到真空光速呢?


因为光子并没有静止质量,所以光子在真空中以真空光速时,就不会拥有无限的质量和无限的能量,否则任何物体被光子一照,都将灰飞烟灭了,不仅物体灰飞烟灭,整个宇宙被这一照都要灰飞烟灭。但光子拥有所谓的运动质量,或者相对论质量,这个质量可以根据爱因斯坦的质能公式进行换算 E = MC^2,根据光子拥有的能量可以得到它的运动质量。


另外,关于光速还隐藏个一个更深奥但很少有人关心和意识到的一个问题:


为什么光速(真空)大约为每秒30万公里,而不是每秒三百万公里又或者每秒3万公里呢?


当然这些数字都是在现有的度量衡下得到的,而不是通过耍无赖改变每公里的长度或者改变每秒钟的热门手游牛牛尺度来搞数字游戏,那样做您想得到什么数字就能得到什么数字。如果真空光速发生剧烈变化对于我们的宇宙意味着什么呢?部分物理学家正在思考这个问题。


与此相关的问题是,亘古以来,宇宙中真空光速是否在发生着细微的变化,比如从前的光子比现在的光子运动得更快一点或者更慢一点?目前这个问题还没有确切的答案。


唯一的例外大概是黑洞,据说黑洞有无限密度,但这导致了一个悖论,物理学家正在修复这个悖论,最终的结果很可能是黑洞也不能拥有任意一项无限的属性,比如密度。