地球作为一颗有生命的星球,它本身结合了多种不同的因素,比如说地球上有适宜的温度、充足的水资源,强大的磁场,厚厚的大气层等等,这些资源结合在一起,使得地球诞生了生命,不同环境和温度所诞生的生物也是不同的,比如说哺乳动物大多数适宜生活在10度到35度之间,人类的正常体温在36到37度左右,环境温度18度到25度感觉舒适,但像北极熊能够适应零下40度甚至更低的温度,鸟类:一般能适应15℃到35℃的温度。例如家鸡适宜生活的环境温度在18℃到25℃,而南极的企鹅可在-20℃至-60℃的低温下生存。爬行动物:通常适应15℃到35℃的环境。如蜥蜴,在25℃到35℃时活动和生理功能较好,温度过低会进入冬眠状态。
两栖动物:可适应10℃到30℃的温度。如蟾蜍,在15℃到25℃时较为活跃,低于10℃可能冬眠。昆虫:适应温度范围广,一般在5℃到40℃。像蜜蜂,巢内温度需保持在32℃到35℃,而极地昆虫能在接近0℃的环境中生存。植物一般能够在15度到35度的环境中生存,一些微生物对温度的适应比较高,能够在0度到80度之间,根据科学家的研究我们能够知道,地球上最寒冷的地区就是南极大陆,在1983年7月21日,南极温度达到了零下89.2度,对于人类来说,这个温度已经非常低了,但是在宇宙中这个温度并不算低,目前人类在实验室中能够制造出零下196摄氏度,而这个温度距离宇宙中的最低温度还差一些,那么宇宙中的最低温度到底是多少呢?
据研究,在宇宙大爆炸之前,宇宙中一直保持着绝对零度,在宇宙大爆炸的一瞬间,宇宙中爆发了有史以来最高的温度,这个温度被称为是普朗克温度,在宇宙大爆炸后的最初瞬间,即普朗克时间(约秒)时,宇宙的温度达到了普朗克温度。这是理论上可达到的最高温度,在这样的高温下,所有已知的物理规律和基本相互作用都会统一,现有的物理理论可能不再适用。随着宇宙的膨胀和冷却,温度逐渐下降,在之后的宇宙演化过程中,再也没有出现过如此高的温度。虽然在一些极端的天体物理现象中,如超新星爆发、中子星碰撞等,会产生极高的温度,但与普朗克温度相比仍相差甚远。而最低温度是零下273.15摄氏度,这个温度也被称为是绝对零度。
目前科学家在宇宙中发现了最低的温度,它是距离地球5000光年区域的回力棒星云,这个星云是由一个电离气体和星际尘埃组成的年轻行星状星云,其中央是一颗进入生命末期、濒临死亡的红巨星,这颗来年恒星在年轻时和太阳比较类似,只不过燃烧了数十亿年后,由于内部氢元素耗尽,它现在已知在脱落外层物质,经过研究数据分析,科学家推测这颗红巨星失去的质量速度要比其他老年恒星快100倍,和现在的太阳相比,这颗红巨星流失质量的速率要快1000亿倍,也就是说,在过去1000年的时间里,这颗红巨星已经丧失了一个太阳的质量,在这种作用的影响下,造就了回力棒星云内部出现了一个非常寒冷的区域,这个区域的温度达到了零下272摄氏度,仅仅比绝对零度高了1摄氏度。
在1988年,哈勃太空望远镜对回力棒星云进行了详细观测和记录,后来,天文学家萨海(另一个身份是美国国家航空航天局喷气推进实验室专家)根据先前的观测记录,预测了这一区域存在极低温度的可能性非常之高。主要依据就是恒星在生命末期向外急剧膨胀时,来自恒星的“风”也向外流动,推动着恒星体外围的迅速膨胀,从而导致空间温度的下降。1995年,由萨海带领的一个团队,使用智利的瑞典-eso 亚毫米望远镜(2003年退役) ,试图在回力棒星云上验证这一理论,并且确定了-272摄氏度这个温度。虽然这个温度已经非常接近绝对零度了,但是想要达到绝对零度还差得很远,目前我们的宇宙中根本不存在绝对零度。
为什么宇宙中不存在绝对零度?想要解开这个奥秘,我们就必须知道温度的高低和什么有关,温度是一种衡量物质热运动的物理量,物质的温度高低是由微观粒子的运动状态决定的,无论是固体还是液体,甚至是气体,都是由微观粒子组成的,而这些微观粒子在不同的温度下,所展现出来的运动状态也是不同的,因此温度也主要由微观粒子的运动状态来决定,比如说,在温度较低的环境中,由于微观粒子的热运动能力比较低,因此其间的相互作用力会比较大,导致物质呈现出固体的性质,而在温度较高的环境中,由于微观粒子的热运动能力加大,因此其间的相互作用力也会减小,于是物质呈现出液体和气体的性质。
因此,物质的温度是微观粒子的热运动能力的体现,粒子的温度状态越高,温度就会变得越高,当物质的温度下降到绝对零度的时候,物质的分子和原子将会完全停止运动,这也就意味着物质将不再存在热运动,这时候它就不会产生热量,在现实世界中,根本不存在完全静止的物体,因为一切物质都在做相对运动,在爱因斯坦的狭义相对论中,已经说明了这一点,在一个观察系统中,无论是静止还是匀速运动的坐标系,其物理规律都是一致的。用通俗的语言来描述就是,“你身处一个封闭且绝对平稳的匀速运动的车厢内,通过任何物理实验,你都无法得知自己是在移动,亦无法测得自身的移动速度”。
基于这一点,我们可以认为,直观上的静止参考系(比如地面系统)和匀速运动的参考系(例如匀速移动的车厢)之间并无本质差异,静止参考系并不具备特殊地位,它们之间的运动本质上是相对的。你既可以说车厢静止而地面在移动,也可以说地面静止而车厢在移动,从物理的角度来看,这两种说法并无不同。这就是狭义相对性原理的精髓,“所有的惯性坐标系遵循相同的物理规律,它们彼此等价,没有任何一个特别突出。它们之间的运动是相对的。”而宇宙也遵循这个原理,现代科学认为我们的宇宙起源于大爆炸,从那一刻起,我们的宇宙就一直都在不断的膨胀当中,宇宙中所有的物质和能量都参与了这个膨胀的过程,星系、恒星、行星等天体都在随着宇宙膨胀而相互远离,它们都处于不断运动之中。
从微观粒子的角度来说:粒子具有波粒二象性等量子特性,它们的位置和动量都存在不确定性,不可能同时精确确定。即使在看似“静止”的物体内部,其组成的原子、分子等微观粒子也在不停地做无规则的热运动。比如布朗运动,就是液体中悬浮微粒不停地做无规则运动的现象,这体现了微观粒子的热运动特性,说明微观层面不存在绝对静止的粒子。从引力的角度来说:宇宙中任何两个物体之间都存在万有引力。由于引力的作用,物体之间会相互吸引、相互影响,从而产生相对运动。比如太阳系中的行星,由于太阳的引力作用,它们都在各自的轨道上围绕太阳做圆周运动。即使是在一个看似孤立的系统中,只要存在引力,物体就会受到引力的扰动而产生运动,难以保持绝对静止。
如果宇宙中真的出现了绝对静止的物体,那么只有一个可能,就是我们的宇宙彻底死亡了,在科学上,绝对零度是一个极端的状态,它使得时间和空间都失去了意义,因为所有的物质和过程都被冻结在一个静止的状态,在这种温度下,化学反应完全停止,生物活动也不可能发生,当一个系统的温度达到零下273.15摄氏度的时候,这个系统中的一切将完全静止,没有能量、没有热量、没有运动,如果没有外界干扰的话,它会一直持续下去,而我们的宇宙未来可能会出现这种情况,但这也就意味着我们的宇宙会有死亡的一天。宇宙最终可能会迎来热寂,热寂理论最早是由英国物理学家、热力学家之父威廉.汤姆森在1850年的时候提出的,根据热力学第二定律,宇宙的熵会随着时间的流逝而增加。
由有序向无序进行,当熵达到最大值时,宇宙中的其它有效能量已悉数转化为热能,所有物质温度达到了热平衡,这种状态称为热寂,这里我们需要了解什么是熵增定律,如果物理学只能留一条定律,那留下的一定是熵增定律。很多人都说,熵增定理是物理学界最可怕的定理,没有之一。因为熵增定律本身,指的就是世界万物,不管怎么发展,最终就只有一种结局。这个结局就是灭亡。爱因斯坦曾经说过,熵增定律是第一定律。薛定谔也曾经说过,生命诞生的意义就是为了逆转熵增,但可怕的就是熵增不可逆转,生命会出现死亡,我们人类自身也会通过化学反应散发热量,回归宇宙。而宇宙最终也会归回热寂。
这个定律是1854年著名热力学专家克劳修斯提出的,熵增定律通俗来说就是在一个封闭的系统里,热量总是从高温流向低温,从有序走向无序,如果没有外在能量的输送抵抗熵增,那它将会变得混乱,当熵达到最大值的时候,就意味着这个系统即将毁灭,比如说一间很久没有人住的房间,它会随着时间的流逝落满灰尘,一杯刚接的开水,也会因为时间的流逝热量逐渐散发,最后喝到口中就变成温水或者凉水,我们的手机,只会越用越卡,这些都是不可逆的,我们的宇宙最终也会走向这个结局。只不过站在人类的角度来说,宇宙的寿命实在是太长了,还需要几万亿年以后才可能会发生这些事情。人类文明是否能够坚持到那个时候?还是一个未知数。
小编认为,虽然所有的生命最终都将走向死亡,但是生命的存在依然有重要的意义,生命中充满了各种情感,比如说亲情的温暖、爱情的甜蜜、友情的真诚,这些情感体验给人类带来了极大的快乐和满足,让生命变得更加有意义,在浩瀚的宇宙中,每一个生命都有独特的位置和作用,它们共同维持着生态的平衡,生命的意义是多元的,没有一个统一的答案,我们能够从不同的角度去理解生命的意义,用有限的一生,为人类乃至整个世界留下些什么,证明我们曾经来说这个世界。