如果让空气冷到绝对零度(-273.15度),声音和光还能传出去吗?

绝对零度,会让物体分子、原子丧失所有动能和势能。通俗来说,就是物质的一切都不动了。高中物理老师是这么教我的:声,是波动,靠振动传导;光,有两种性质,不仅是波的属性,还有粒子的属性。

由此推断,在绝对零度,声和光是无法传导。为什么说是推断呢?因为绝对零度是物理学上无法达到的一个理论值。

科学爱好者报到。

很遗憾的告诉提问者,这个问题只能存在于想象之中。原因1:绝对零度只是个概念,它是无法实现的。人类创造的最极限低温是1纳开尔文,物质原子的能量依然存在。

原因2:声与光本身就是能量,它们会作用在绝对零度的物体上,使其迅速升温。

真的硬做这个实验的话,我硬开了一下脑洞,结果如下↓

绝对零度下,空气变成了蓝色的固体,内能全部消失,原子震动停止。我们先试一下光线:一束光打在一立方米绝对零度的固态空气上:

光会穿过去,毫不费力。铁板不透光,是因为铁原子中在可见光频率上有密集的电子轨道,运行的电子能吸收进入的光子。而气体原子内部非常空旷,本就没几个电子,且这些电子都不在可见光频率上。如将一座巨大的音乐厅比作原子,则原子核只有一颗核桃大小,其余的都是空间(电子云)。带有粒子性质的光会从原子内部直接穿过去,部分光子会撞上原子核和随机运动的电子(是的,绝对零度下电子也会运动),赋予它们能量的同时散射到其它方向。立方体亮处的温度越来越高,最终将被“烧”出一个洞来。

再说声音,还是这一立方米绝对零度的固态空气,我们把一个音箱冻在中心位置,按下播放键,来一曲《燃烧我的卡路里》吧:

声音本身就是物质的震动,它携带的能量是很大的。假设此音箱没被冻坏还能正常发声,震动会向绝对零度的空气原子提供能量,让它们随着声波重新运动起来。我们将测量到蓝色立方体的温度在以音速从内向外升高,瞬间,我们就能听到音乐声了。

我的脑洞就开到这里吧,若有物理大神觉得此洞太歪,欢迎指正!

我是科学爱好者章北海,抛弃繁复的计算公式,拒绝无聊的堆砌数据,科学,其实也挺好玩的。

绝对零度是理论上的极限温度,如果真达到了绝对零度,微观世界的分子运动也就停止了,光和声音的传播也离不开分子运动,因此,绝度零度下的光和声音是无法传播的。

2022-02-16

2022-02-16