绝对零度是无法达到的极限在物理学的历史长河中,我们曾追随荷兰物理学家海克·卡马林·伦布的足迹,他于1908年与同事成功将氦冷凝成液体,首次实现了氦的液化。然而,当温度降至4.2K以下,即-269摄氏度时,汞的电阻突然消失,欧内斯特·卡马林·伦布发现了这一奇特现象,他将其称为超导现象,从而引领了科学界对绝对零度的探索。

在物理学领域,绝对零度是温度的极限,也是零度热力学温标的零点,相当于摄氏零下273.15度。法国科学家纪尧姆·阿蒙顿在17世纪初发现了空气在密封容器中的温度随着降低而下降的规律,猜测在某一点上,压力会完全消失,即绝对零度。他估计这个温度大约是零下300度。然而,现代科学将绝对零度确定为摄氏零下273.15度,由此开创了对极低温度世界的探索。

绝对零度的探索并非轻松,涉及到诸多物质的液化过程。最初,科学家们通过压缩和膨胀气体来接近绝对零度,如通过压缩制冷剂得到零下183°C的液氧和零下196°C的液氮,以及零下250°C的液氢。然而,氦是液化最为困难的气体,但欧内斯特·卡马林·伦布成功液化了氦,进而发现了超导现象。

低温的世界展现了令人惊奇的现象,如液氦在超流体状态下的特异性,表现为无粘性、无摩擦、无限流动等。这些奇特现象使得科学家们深入研究量子力学对物质行为的影响。在极低温下,电子之间的相互作用产生的准粒子的质量可能是自由电子质量的数千倍,这种现象为未来量子计算机的发展提供了重要参考。通过在低温环境中模拟中子星内部极端情况、基本粒子的相互作用以及宇宙诞生后的演化过程,科学家们加深了对低温世界的理解。

然而,要达到绝对零度并非易事。即使稍有降温,也会面临诸多困难,如外部干扰和微小温度变化都能对低温实验产生影响。为了更好地接近绝对零度,科学家们采用了新的方法,如使用激光中的光子与气体中的原子碰撞,以实现原子减速,取得更为微妙和神奇的低温效果。

从夸张的宇宙温度到极寒的实验室低温,人类的探索不断挑战极限,揭示了低温世界中奇异而令人着迷的物理现象。绝对零度的追求不仅深化了我们对物质本质的理解,同时也为科学的未来开启了新的奇遇,将我们引向一个充满神秘和精彩的物理世界。