绝对零度,万籁俱寂 格物汉子

炎炎夏日，我们来“格”一个清凉的题目：绝对零度。

绝对零度，是热力学的最低温度，但只是理论上的下限值，约等于-273.15摄氏度。

大家都知道，在一定低温下，一些物质会出现电阻接近于零的“超导现象”。然而，最让人惊叹的低温现象或许还不是超导，而是在液氦诞生的那天，发生在科学家昂内斯眼前的那一幕。透过密封隔离的玻璃容器内的小缝隙，他窥见几乎完全透明的液体在翻滚。本来，将液面上的液氦蒸汽从容器中吸出，可以将运行速度最快的液氦分子移出容器，从而进一步给液氦降温，但实际情况却是液氦反而沸腾得更加剧烈了。

但接下来，当温度降低到一定程度（我们现在知道是2.17K）时，翻滚的气泡突然停止了翻滚，液氦变得如死一般安静。数年之后，答案才揭晓。原来，部分液氦突然进入到了一个全新的状态：超流体，这是一种可以完全无阻碍地流动且能完美导热的状态。不管何时，只要部分液氦变得更热并开始形成气泡，超流体都会在气泡形成之前将热带走。

超流体是超低温下具有奇特性质的理想流体，即流体内部完全没有粘滞。超流体和超导体都是超低温现象，但超流体所需的温度比超导还低。超流体其中一个重要的应用是稀释致冷机。

更令人惊异的发现接踵而至。氦原子通常包含有两个中子、两个质子，因此，最常见的氦原子一般为氦-4，然而，还有一种比氦-4罕见数千倍的同位素氦-3，其只有一个中子。这些更轻的氦-3中子一旦被液化，两者的行为迥然不同，例如，氦-3的黏性不仅没有减弱，反而会变得更强。

谁能想到，仅仅一个中子之差就会让一种液体的物理属性发生如此巨大的变化？但它们并非罕见的现象，而是在我们的生活中随处可见，只不过我们的肉眼凡胎，没有意识到普通物质本身是多么令人惊奇而已。

这些貌似怪异的行为背后存在着一个普遍的真理，那就是，我们所身处的世界是一个由量子力学所支配的世界。只有当低温让这些随机波动减少之后，这一点才水落石出。例如，我们看到，氦原子之间的相互作用如此微弱，导致量子机制让这些氦原子不用麻烦地四处“跳来跳去”就可以交换位置。这种量子交换使这两种氦能在能达到的最低温度下保持液态。实际上，计算表明，在标准大气压下，氦即使在绝对零度下也会保持液态。

哪里是宇宙最冷的地方？天文学家发现，布莫让星云的温度为零下272摄氏度，是目前所知宇宙中最寒冷的地方，被成为“宇宙冰盒子”。

“宇宙冰盒子” 布莫让星云

事实上，布莫让星云的温度仅比绝对零度高1度多。绝对零度是自然界中温度的临界状态，一旦达到绝对零度，原子也会停止运动。

导致布莫让星云温度极低的原因可以这样来解释：我们知道当一个密封罐子中的液体被迫喷出时，罐子中的温度就会急遽降低。

布莫让星云正在急速爆发，而且周围没有任何热源，所以内部的温度不断下降，最终达到接近绝对零度的状态。这个“热度”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。

不过说到温度最低，我们还得再回到地球上。2015年6月，来自麻省理工学院的科学家激光冷却钾钠气体分子达到了500纳开尔文，相当于一摄氏度的5000亿分之一。科学家认为如果物质接近绝对零度，就会产生奇怪的状态，目前科学家只能将温度降低到这一水平。

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