探索绝对零度的科技之旅(5)

  线索来自那些行家里手。17世纪,法国的一位乐器制造者纪尧姆·阿蒙东发现,将密封在瓶中的一定体积的空气温度降低,瓶中的气压也会随之降低。他由此推断温度降得越低,气压就会越小,最终会在某个温度下完全消失—我们现在认为,这一温度大约为零下300摄氏度。后来,随着人们对理想气体的温度和压力的测量日益精确,人们发现,这一数值并不算太离谱。现在,绝对零度被定义为开尔文温标下的零点,大约为-273.15摄氏度。

  追寻绝对零度:永不落幕的故事

  一旦我们厘清了绝对温度真正的含义,到达绝对零度的马拉松比赛的发令枪就真正打响了,那时是19世纪晚期。正如差不多同时上演的、前往地球上人烟罕至的南北两极的竞赛一样,这也是前往未知的旅程。所不同的是,后者胜负已分,而对绝对零度的追寻将永不落幕。

  为什么这么说呢?为了理解这一点,我们不妨想象一下冰箱的工作原理。冰箱的内壁会与更冷的物质(一般是一些不断循环的制冷剂)接触,这样,热量就不断从冰箱内流入制冷剂,从而给冰箱内的物体降温。同理,如果想要热从你想要让其达到绝对零度的物体那儿流出,那么,制冷剂的温度就必须低于绝对零度,但这是一项不可能完成的任务:你无法让分子运动得比静止还慢。你最多只能希望,它们尽可能接近静止而已。

  冰箱内的制冷剂通过膨胀来给冰箱降温,在这一过程中,冰箱内的压力会降低,因此,分子运动的平均速度会减少。最开始,人们也曾用同样的技术来获得更低的温度。科学家们让一种又一种气体在压力下冷却,然后再让它们快速膨胀,使气体的温度一次比一次低,科学家们甚至也会让气体凝聚,从气态变成液态。

  在这样日复一日气体温度不断降低的过程中,日历翻到了19世纪70年代末,法国人路易斯·保罗·卡耶泰用让气体不断膨胀的方法在零下183℃得到了液态氧,接着,在零下196℃得到了液态氮。但是,在他的时代,没有人会预想到这两种物质在20世纪会变得如此“遍地开花”。要是让当时的人们对这两种物质的用途进行预测,“消疣除痣”和“瞬间制冰淇淋”绝不可能榜上有名。

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