【流言】:德科学家将气体温度降至绝对零度以下:德国科学家乌尔里克?施奈德首次通过激光和磁阱技术,使一种由钾原子组成的超冷量子气体的温度,降至绝对零度以下——低于绝对零度几十亿分之开尔文。这项超越极限的技术将有助开发革命性的新材料和设备,帮助宇宙学家近距离分析神秘的暗物质。
【真相】:热力学温度的确定是通过一条公式,其中温度与物质粒子的能级分布相对应,温度无穷大时,物质粒子刚好在高低能级中对半分布。此时如果继续增加能量,则高能级中的物质粒子会超过半数,而在此公式中,温度的数值就变成了负值。
【论证】:“负温”就是物理学家为了表述方便设定的一个概念,不是真的为负。
热力学中温度的确定有一条计算公式,通过这个公式,温度与物质粒子的能级分布相对应,当温度是无穷大时,物质粒子刚好在高低能级中对半分布。
此时如果继续增加能量,则高能级中的物质粒子会超过半数,而在温度的确定公式中,从纯粹数学计算的角度看,此时温度的数值就变成了负值,这就是所谓“负温”的来源。
但是这时候其实负温物质的能量比无穷大正温更高,不是真的低于绝对零度。一个正温物体与一个负温物体接触时,热量是从负温传递到正温,一个+100K的物体跟一个-100K的物体接触后,两者的均衡温度不是0K而是∞K。
如果要给出一个温度从低到高的分布的话,在热力学温标下是这样的:
+0 K < +100K< + ∞ K = - ∞ K < -100 K < -0 K
+0K是温度的最低值,-0K是温度的最高值。