温度是什么

温度能降到绝对零度以下吗 原创 2018-03-25 袁耀 企鹅科学  科学家们描述了一个物理系统，它既在“绝对零度”之下，又在“绝对高温”之上。   供图： Myriams-Fotos，通过Pixabay检索获得  作者：Yuen Yiu；文章来源：AIP InsideScience  温度能降到绝对零度以下吗？到时会发生什么？它会像“吃豆人（Pac-Man）”游戏那样，从温度计量的另一个极端再冒出来，变得无限热吗？嗯，某种程度上，这个看似古怪的概念在现有物理学中是很常见的。  最近发表在《物理评论快报（Physical Review Letters）》上的一篇论文描述了一个系统，在这个系统中，“负温度”被用来解释了现实物理世界中一个奇怪但真实的现象。  但在了解温度如何发生这种诡异的颠倒之前，你需要重新学习一下温度的意义。  负温度比高温更热  多数人可能都在学校里学过，温度基本上可以理解为是衡量一个系统中粒子运动剧烈程度的指标：高温意味着粒子存在大量剧烈的震动，绝对零度则意味着粒子都绝对的静止。虽然这种解释也许能让你理解烤箱里的温度是如何产生的，但这并不是全部。  首先，温度不仅仅是系统中所有粒子的平均能量，它实际上与这些粒子的能量密度分布有关。现在请把一个个粒子想象成建筑物里的一块块砖，每个砖块的高度反映出这个粒子的能量高低。在低温下，这座建筑就会看起来像一个高度很低且底部肥大的金字塔。随着温度升高，这个金字塔就会长高和变瘦。这种趋势会随着温度的上升而持续下去，直至达到所谓的“绝对高温”——此时金字塔变成了一个没有粗细变化的柱状，从地面向天空无限延伸。这就是让事情开始变得怪异的地方。  一个温度为正的系统就像一个金字塔，其中每块砖代表一个粒子，砖块所处的高度代表该粒子的能量；随着温度升高，这个金字塔会演变成一根非常高的“柱子”  如果你能以某种方式让系统的温度比这种“绝对高温”再高一步，那么金字塔形状会瞬间再度出现，但这次它的形状会翻转过来——每一层包含了比下面更多的砖块，砖块在无限高的顶部会无限多。当这一切发生的时候，更奇怪的事情就会出现：“温度”这个用来描述 “金字塔”形状的参量，会变成负值！   当系统的温度比“绝对高温”再高一步，这根无限高的“柱子”会瞬间变成倒金字塔状，处于高能态的粒子比低能态的粒子多，此时温度会变为负值  一个宽度不断扩大而且无限高的倒金字塔听起来可能太荒唐了，甚至让人连想都不敢想。这近似于是在说，负温度比无限高温还要热。但是，如果我们不再把粒子的能量看作没有上限的动能，负温度就会变成一个非常真实的参数，可以用来描述其他多种能量在一个物理系统内的分布。  “这不一定是传统意义上的温度，它拥有区别于通常意义的形式，此时不同温度的差别是用来衡量系统的能量分布特征，”在德国慕尼黑工作的路德维希大学的物理学家斯蒂芬·希尔伯特（Stefan Hilbert）说道，他没有参与这项研究。“例如，你可以创造出一种叫做‘粒子数反转’的系统——在这个系统中，会有更多的粒子处于较高能量的激发态，而能量较低状态的粒子反而更少。”  换句话说，只要将“金字塔”限制在有限的能量水平上，物理系统的粒子能量分布确实可以被反转过来。而这种机制的运作，在一个不起眼的激光笔里就能找到。  这种超前概念在现实世界中的应用  每次你在点亮激光笔时，就是在使用“粒子数反转”的魔力。原子被从低能级向更高的能级“泵浦（Pumped，意为向上抽调）”，然后它们会回落，并在这个过程中发出光芒。  现在，科学家们已经发现了操纵其他可激发的物理系统的方法。自旋——决定原子的磁力特性的本质——是负温度研究中最热门的话题之一。  “在激光器出现前，人们认为一团粒子中处于自旋激发态（较高能态）的数量不可能超过其总数的一半，因为这已经是自旋激发的‘最热’状态了”，论文的作者之一，在东京工作的国立情报学研究所的研究人员根本香惠（Nemoto Koe）说道。  但后来科学家们证明这并不正确。在他们的论文中，根本和同事们描述了一种特殊方式来构建自旋系统，这个系统中有一部分粒子的自旋分布更倾向于反转的状态。换句话说，与激光不同，这一系统中的原子不需要向高能量的“泵浦”过程，天然就有一部分可以自动向上流动。  “在激光器中，存在一定的粒子数反转，但这是一个不稳定的状态。你可以增加处于激发态的原子数，但原子并不会在这一状态长期维持”，论文的作者之一，日本电话电报公司的研究人员威廉·蒙罗（William Munro）说道。  根本、蒙罗和他们在崎玉的突发物质科学RIKEN中心（RIKEN Center for Emergent Matter Science）的同事滨祐介（Hama Yusuke），发现如果独立的两团原子共用一个恒温的原子储层，那么在持续一段时间后，它们最终并不一定达成平衡态。  当两团原子数量相当时，即便其中一团全部是高自旋状态，而另一团全部是低自旋状态，随着时间的推移，两团原子最终都会进入“中间态”，即一半处于自旋较高的状态，另一半处于自旋较低的状态。  但是，当两团原子的数量不同时，会发生一些奇怪的现象。例如，如果原子团A包含了比B更多的自旋，同时原子团A中所有的自旋都处于更高的状态，原子团B中所有的自旋都处于更低的状态，那么这两者的自旋并不会像激光器那样，全都向最低的状态演化。相反的，原子团B中的所有自旋都会流向更高的状态。换言之，原子团B更加倾向于发生粒子数反转的状态。这一启示在现代应用中普遍存在的磁性系统中会有重要的指导意义。  “负温度的概念对于解释许多物理系统的实验结果非常重要，特别是对于这些自旋系统”，希尔伯特说。  https://www.insidescience.org/news/system-so-cold-its-hot  美国物理联合会（AIP/American Institute of Physics）--InsideScience专栏独家供稿

BKSo 发表于 2018-3-22 17:04
1。LED灯电筒在超市花几块钱就买到。电脑和手机的屏幕都是LED。你不知道“LED灯是什么，只证明你对现实一 ...

我不觉得电视屏幕很亮，但觉得很热。荧光灯也很热。你说的这些话，就像是说，你知道我有几根头发，几根汗毛，一天吃几口饭，放几个屁一样。有必要搞那么细，那么清楚吗。我敢保证这些东西和我描述的绝对不会矛盾。只是我们没有条件和时间搞清楚。况且我也不知道你想搞清楚什么。看你的描述。你能把这里面的发光和温度都搞的很清楚吗。不小看你，就你的水平还真的搞不懂，和你讨论这么久，除了看到你是个屁屁玩以为，没有看到你倒出一点真才实学。你不是和我讨论量子吗，我说的如何呀，对不对、好不好呀。为什么没有能力看到别人的成绩、没有能力看到自己的不足呢。

bsese 发表于 2018-3-25 19:15
温度能降到绝对零度以下吗 原创 2018-03-25 袁耀 企鹅科学  科学家们描述了一个物理系统，它既在“绝对零度 ...

你真的很欣赏他的这个说法吗。我觉得他有点像相对论，把人往死胡同里引的作用。你是个聪明人，为什么没有看懂我说的东西你。仔细看看，帮助我们。

cruiling 发表于 2018-3-4 23:57
1893年就已经有人提出了，而且通过观测数据进行了量化，今天我们叫他维恩位移公式。

请你先去学习一下辐射 ...

为你的学识和机智所折服～～哈哈

lxf136939 发表于 2018-3-15 22:10
对，你们是不是对我这个孤家寡人的，只有极少数人能够理解的理论有一个正确的评价。

说了半天，你们的意思 ...

你的思维还是不错的，比较客观。但是认知有着不对，物理学的确是建立在数学基础上的～牛顿定律和爱因斯坦都用了大量的数学公式。而且牛顿还是微积分的创造者之一，爱因斯坦用非欧几何来处理时空问题～～～我们不懂高深的前沿科学的最大限制就是我们没有掌握处理那些事情的数学～科学是严谨的，是要定性定量的，从伽利略时代开始，就否定了亚里士多德仅凭想象就能研究整个宇宙的观点了～～

天天走 发表于 2018-3-21 11:37
想了好几天，不知道该怎么回复你。
我知道我无法说服你，因为知识点和逻辑点不同，你不承认现代的科学知 ...

你说我的观点是本末倒置，确实是。我的观点和现代科学主流认识真的相反。我认为物质是冷聚合的，太阳是液态的，这和科普的气态太阳、物质热聚合是截然相反的。最支持我理论的当然是宇宙了。我解释的宇宙变化实实在在、明明白白人人都可以认识、人人都可以理解。它完全有物理的基础理论推理而出，和宇宙现象完全符合，在对太阳现象的讨论中，清楚明了解释了太阳一个个谜团。我还是那一句话，谁能找出我的理论和宇宙现象、基础理论(经典理论和量子理论）不付的我都认输。
我是农民，但我不是什么都不知道，83年，我跟清华大学物理系写了一封信。回答说我说的是一本书，如果我说的不明白，他们会这样回复我吗。84 年我看到了这本书【量子力学】，我才知道是怎么的一回事。书中的很多是我想象过的，觉得是对我认识的总结和整理。就这一点认识，不知道你们这些自以为不凡的管科们，有几个可以比一比。98年我给中央广播电台奇思妙想栏目描述了强光处产生粒子的热聚合想法，为此还得到了一本【科技大世界】。不知道比你们的想法落后吗。05年我形成了现在想法，完全是一个超越。07年我在【天文物理学前沿】里看到了，巨分子云气一词。一下子完成了我的宇宙轮回。否定了大统一理论，开始了我十几年的民科生涯。在交流中才发现，我崇拜的科学大神们，知道的并不多，架势倒是大的很。十几年来，我捋顺总结我的理论。又认识了温度、辐射、摩擦等一系列基础认识。有一个孩时的游戏，推理了宇宙的变迁，使我的理论成为了一个，上连宇宙，下接地气，经得起推敲和实践检验的理论。
  纸里包不住火，世界认识我的理论只是个时间问题。

waztxa11 发表于 2018-3-25 22:10
你的思维还是不错的，比较客观。但是认知有着不对，物理学的确是建立在数学基础上的～牛顿定律和爱因斯坦 ...

谢谢您的关注。希望你能真正关注我的理论，看懂我的理论，提提醒，我该从什么地方入手，计算什么。
对与计算我是这样看待的，计算只不过是一个工具，会计算的人很多，但知道计算什么的人却很少。正像你说的，【科学是严谨的，是要定性定量的，】但首先是定性，没有定性就无法定量。自从相对论走上科学顶端后。大量的科学定性预测被否定，导致科学走入死胡同，不知道该计算什么。我以前就说过，你们不要说计算2012是什么日子了，连气态太阳如何稳定的都计算不了。我这么长时间的看到，现在的定性预测不是多了。而是太少了，能全面系统合理的预测更少。更要说明的是，能识别有价值想法的人更少，都自以为是，看到有能力，有认识，有想法的大家至少在论坛里没有看到。
打个比喻，武器对打仗重要吧，可毛泽东手里的武器始终是个摆设。没有他的思想，再多的武器都是摆设。

lxf136939 发表于 2018-3-26 22:18
谢谢您的关注。希望你能真正关注我的理论，看懂我的理论，提提醒，我该从什么地方入手，计算什么。
对与 ...

见过前辈先。有空我会好好看看你的理论，你说的话还是比较令人信服的。只看你有没有硬的东西啦～

waztxa11 发表于 2018-3-26 22:30
见过前辈先。有空我会好好看看你的理论，你说的话还是比较令人信服的。只看你有没有硬的东西啦～ ...

不敢称前辈。我只是个民科。我能认识到这些已经很幸运了，灵感降临到是偶然，也有点必然，也许正是因为我没有接受系统的教育，走我自己的路，才有了今天，如果我解释了系统的教育，也许就不敢有这样的认识了。希望你真正看懂我的理论，我等着回答你的问题，只要你一问，我就知道你看懂了没有。该如何给你解释了。只希望你真正的看看我的理论。感恩无限！

“你说的这些话，就像是说，你知道我有几根头发，几根汗毛，一天吃几口饭，放几个屁一样。有必要搞那么细，那么清楚吗”

物理就是这样。你不希望搞那么细，那么清楚，只是因为你怎样做梦也无法幻想出更多的细节而已。

“我敢保证这些东西和我描述的绝对不会矛盾。只是我们没有条件和时间搞清楚”

如果有个“官科”跟你说“我敢保证主流的物理理论绝对不会错。只是我们没有条件和时间搞清楚”你觉得怎样？

“你不是和我讨论量子吗，我说的如何呀，对不对、好不好呀。”

你自己也承认了你对量子的概念是模糊的。你做的一切也不过是堆砌一些你自己都不懂的词语而已。其实你对科学没兴趣，你只是想人点赞，满足你扮科学家的幻想。但在牧夫，我们只会挑你的错误。

BKSo 发表于 2018-3-29 15:16
“你说的这些话，就像是说，你知道我有几根头发，几根汗毛，一天吃几口饭，放几个屁一样。有必要搞那么细， ...

(如果你仔细看看我的理论，就会发现，它是一个非常完整和系统的理论，他们说像哲学，其实完全是深入浅出高度的总结。)我说了这么多的话，你没有听懂一句，写了那么多的东西，你没有看懂一篇。和你讨论只看到一个痞字，没有看到一点智慧，甚至连一点功底也没有看懂到，知羞而休是做人的基本美德，不然连一点脸皮都没有了。
量子我没有搞清楚，全世界谁搞清楚了。是不是你能搞得很清楚呀，你是自己研究的还是学别人的，说一说让大家知道知道。你有那种能力没有，从讨论到现在半句屁都没有说出来，只在那些鸡毛屁事上瞎咧咧。我至少有我对量子的独特认识，我的认识就是比他们的更能解决问题，你懂吗。你不要以为自己搞不懂，别人就和你一个怂样。好自为之，看懂了再说话。

温度是一个人为规定的物理量。

heyuhua 发表于 2018-4-10 05:45
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又是一颗陨星坠落了，说的什么也不知道了。能不能让看看。