向“绝对零度”进军

低温有尽头吗？

地球上最低的温度是多少？这个记录是由冰天雪地的南极洲创造的。在那儿，人们曾测到了-88.3℃的低温。

月球是名副其实的“广寒宫”，它背向太阳的一面特别寒冷，那里的最低温度达到了-183℃。

太阳系里离太阳最远的冥王星，由于接受的阳光照射最少，成了一个“大冰球”，那里的温度达到了-240℃以下！有人推测，在宇宙空间里，有些超冷区域的温度可能会达到-270℃左右。

那么，温度可能这样一直降低下去，永远没有尽头吗？这个问题吸引了无数的科学家，努力寻找答案。

平时考试，我们都希望分数越高越好。然而在科学的领域里，人们却在追求“越低越好”的温度。下面就让我们来看看这段奇妙的旅程吧！

绝对零度的由来

1792年，法国物理学家吕萨克发现：处于0℃时的气体，温度每降低1℃，它的体积将缩小1/273。照此推算，当温度降低到-273℃时，这些气体的体积就要变成“0”了！这怎么可能呢？

又过了半个世纪，英国物理学家威廉・汤姆森・开尔文勋爵发现，温度每降低1℃，降低l/273的是物质分子的内部能量。于是，他将-273℃（精确值是-273.15℃）称为“绝对零度”。根据推算，在这个温度下，所有物质的分子都会停止运动。所以他认为，在现实世界里，这个温度是永远也不可能达到的。

低温下的肥皂泡变成了奇妙的冰雪世界。

初战告捷

可是，这个“绝对零度”真的存在吗？为了验证开尔文的结论，科学家们开始了向“绝对零度”的进军。

19世纪20年代，著名的大科学家法拉第首先发现，在非常低的温度下，如果给气体施加足够大的压力，就会使它们变成液体。而这些液化气体又可以作为极好的冷却剂。因为在减压条件下，它们又会蒸发并变回气体，这时就会吸收周围空气里的热量，使温度降得更低。

经过十几年的努力，人们获得了-110℃的低温。在这个温度下，当时已知的大部分气体都会冷却，变成液体或固体。

“永久气体”之谜

然而，还有少数气体仍然不为所动，如氢气、氧气、氮气、一氧化碳、氦气等等。无论采用什么样的技术，施加多大的压力，它们还是依然故我，不肯就范。科学家们把这些顽固的家伙叫作“永久气体”，也就是永远不能被液化的气体。

为什么这些“永久气体”这么顽固呢？1869年，爱尔兰物理学家安德鲁斯发现，每一种气体都有一个临界温度。只要高于这个温度，无论施加多大压力，气体也不会液化。

所谓的“永久气体”并不是永远不能液化。只是因为它们的分子之间的吸引力很小，所以它们的临界温度比别的气体要低很多。要想“征服”它们，就必须获得更低的温度。

继续前进

于是，科学家们继续努力。德国科学家林德经过无数次实验，找到了两种取得低温的方法。他先把气体装入容器，施加高压，让这些气体的体积缩小，分子运动加快，温度上升。接着，再通过冷却剂的蒸发，带走热量，把受压气体冷却到原来的温度。最后彻底隔断容器内热量的出入。里面的受压气体无法吸取到外界的热量，只好消耗自身的内能，这样就可以得到很低的温度。

等气体液化之后，再继续把它密封在一个隔绝热量的容器里，让它进一步蒸发，同时不断抽走蒸发出来的蒸汽，不让它吸取热量，逐渐把温度降得更低。

通过反复使用这两种方法，人们陆续得到了液化的氧气、―氧化碳和氮气。特别是当制作液氮时，创造了-225℃的低温纪录。

1898年，苏格兰化学家杜瓦在-253℃的低温下液化了氢气。一年以后，他又得到了固态的氢，达到了更低的低温：-261～-263℃。为了在低温下保存这些液氢，他还发明了保温瓶！

翁内斯的最终胜利

氢气的液化是一个重大的“战果”。科学家们再接再厉，向最后一块难啃的硬骨头――氦气发起了挑战。它比氢气还难以液化。

荷兰物理学家翁内斯用了半生的时间，猛攻氦气这座“堡垒”。他先制成了大量的液氢，再用液氢作冷却剂，把加压的氦气冷却到-255℃，之后慢慢地一点点抽取它的蒸汽。经过漫长而反复的实验，氦气终于乖乖地变成了液体！

这是地球上最后被液化的一种气体，时间是1908年。

由于很难制取，在很长一段时间内，液氦都是实验室里的“珍品”。现在随着科学的进步，一台大型氦液化机在一小时内就能生产出800公斤以上的液氦。

翁内斯不仅战胜了最顽固的氦气，还领略了物质在超低温下出现的各种奇妙现象，比如超导现象和超流现象。这不仅让人们越来越好奇：如果达到了真正的“绝对零度”，我们又会看到什么奇特的景观呢？

冷些，再冷些

虽然成功地获得了液氦，但要想再得到更低的温度，却变得极为困难了。经过将近20年的时间，才有一位叫德拜的荷兰物理学家，又取得了新的突破――用磁来降温！

他把一块含铝的材料放到液氦上，加一个强磁场，使铝材料的分子活动起来，开始按磁场的方向“站队”，这样就释放出了一部分热量，并很快被液氦吸走。然后再突然去掉磁场，铝材料的分子就又“自由活动”，恢复到无规则状态，这又消耗了一些热量，液氦的温度也随之进一步下降。通过不断重复这个步骤，终于在1957年，美国物理学家创造了新的低温纪录，距离-273.15℃仅有0.00002度的距离了！

后来，人们又发明了利用氦的同位素制冷的新技术。氦3、氦4是氦的两种同位素，它们通常混合在一起。当温度降低到接近“绝对零度”时，它们会分成两层：氦3在上层，氦4在下层。随着温度进一步降低，上层里的氦4越来越少，最后彻底消失，但是下层却始终存在着一定量的氦3。

这时，人们如果从下层抽去活泼的氦3蒸汽，上层的氦3就会自动向下补充。如果连续反复进行这个过程，使氦3不断地从上层移向下层，液氦的温度就能不断地降低。

通过使用这些新的降温技术，现在人们已经获得了-273.150000001℃的低亍

永远不能到达

现在，我们距离“绝对零度”还只差千万分之一度了！再跨一步，不就能到达目标了吗？

然而，我国古代有句谚语：“一尺之捶，日取其半，万世不竭。”意思是说，一根一尺长的木棍，每天截去一半，过了一万年也截不完。人们向“绝对零度”进军的旅程也是这样。不管物体的温度已经多低，要使它在现有的基础上再降低一点，都是困难重重。

因此，虽然现在离“绝对零度”只差千万分之一度了，但是要跨过这小小的一步，仍然无限遥远！也许真如汤姆生所料，人们可以无限接近“绝对零度”，却永远也不能到达！

不过，在向“绝对零度”进军的旅程中，人类也收获了一系列丰硕的成果。日新月异的制冷技术，各种超低温下的奇异现象，都给未来的科技进步提供了基础。相信在不久的将来，“绝对零度”这座高峰一定会被人类征服！