摘要：我们现在都知道世间万物都是由基本粒子构成的，一般情况下粒子都在做无规律运动，运动的速度越快反映到宏观方面就是温度升高，所以温度的本质实际上就是粒子的运动产生势能和动能的集合体现。

t：绝对零度到底有多可怕？有人说它甚至可以将光冻住。温度是表示物体冷热程度的物理量，从微观层面上来讲，它是物体分子热运动的剧烈程度。

我们现在都知道世间万物都是由基本粒子构成的，一般情况下粒子都在做无规律运动，运动的速度越快反映到宏观方面就是温度升高，所以温度的本质实际上就是粒子的运动产生势能和动能的集合体现。

日常生活中的最常见现象就是烧开水，当水加热后温度就会升高，升高到一定程度会沸腾，这是因为外界的热量传输给水分子，让水分子有动能进行速度更快的运动。总而言之，温度就是物体分子热运动的宏观体现，只要有运动就会有温度，而绝对零度就是所有的粒子运动停止时所能达到的温度。

最先提出绝对零度概念的人是威廉汤姆逊，也就是第一代开尔文男爵，他将绝对零度定义为热力学中最低温度，绝对零度也就是0开尔文，换算成摄氏温标约为-273.15°C，绝对零度是仅存于理论的下限值。

根据热力学第三定律，绝对零度只能无限接近是永远无法达到的，因为在任何空间里都必然存在能量和热量，它们进行相互转换且永远不会消失，所以绝对零度是不存在的，除非该空间自始至终都没有任何能量或热量存在。

从某种程度来讲，时间和空间都是相对概念，只要运动存在就能证明时间和空间的存在，如果没有任何运动存在，那么时间和空间也就失去了意义。

根据量子力学中的不确定性原理，不可能同时精确确定一个基本粒子的位置和动量，但是当一个粒子处于绝对零度时，它的运动速度为零，这显然违反了不确定性原理，所以这从另外一个方面验证了绝对零度的不可实现。

目前在宇宙中不仅没有发现存在绝对零度的地方，而且人类也无法在实验中创造出这么低的温度，因此绝对零度目前还是个理论值，无法在现实中实现。

如果我们假设在一种理想的状态下，绝对零度能够在某个空间当中被实现，那么将会发生什么？它能否冻住光？答案是否定的。因为当光进入绝对零度的领域之内，带有能量的光粒子就会开始能量传递，在这种情况下绝对零度环境就被破坏了。所以绝对零度和光之间似乎有某种内在矛盾性，当二者相遇之后平衡必然就会被打破。

什么是引力波？早在1916年爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。根据广义相对论，引力被认为是时空弯曲的一种效应，这种弯曲是因为质量的存在而导致，质量越大所导致的时空曲率也就越大。

当一个有质量的物体在时空中运动时，同时也会对周围的时空造成扰动，并且能够用波的形式向外释放能量，就像石头扔到水中产生的波纹一样，这种现象被称之为引力波。它可以在宇宙中以光速传播，使时空发生轻微的扭曲，因此引力波也被称为时空的涟漪。

任何有质量的东西都能产生引力波，但是引力相比宇宙中其他力非常微弱。地球围绕太阳以每秒30千米的速度前进，发出的引力波功率仅为200瓦，还不如家用电饭煲功率大。只有宇宙中大质量的天体加速、碰撞和合并等事件才能产生强大的引力波。

但能产生这种较强引力波的波源距离地球都十分遥远，传播到地球时已经变得非常微弱。由于时空被引力波拉伸和挤压，当引力波通过物体时会产生形变效应，物体之间的距离就会发生有节奏的增加和减少。通常宇宙中的引力波到达地球时，形变效应仅仅只有小于10的负21次方，相当于地球到4.3光年外的半人马座阿尔法星之间测量一根人类的头发丝宽度的变化。

所以验证引力波需要精度极高的实验。那么我们是怎样探测到引力波的？你现在听到的声音是13亿光年之外两个黑洞相撞产生的，这就是LIGO于2015年9月14日首次探测到的引力波。这也意味着100年前爱因斯坦预言的引力波被证实。

LIGO是激光干涉引力波天文台的简称，也是世界上第一个检测到引力波的机构。它是通过大型激光干涉仪来探测宇宙中的引力波。为了确保不会出现误判，LIGO Hanford Observatory，LIGO建造了两个几乎一样的激光干涉仪。两个仪器相距有3000公里，分别位于美国西北部的华盛顿州和东南部的路易斯安那州。只有当两个激光干涉仪同时探测到信号才能判断它有可能是引力波。

科学家通过对这次引力波信号大量复杂的计算和分析后得出结论，在距离地球13亿光年外有两个黑洞在宇宙中相遇了，其中一个黑洞的质量相当于29个太阳质量，另一个黑洞相当于36个太阳质量。它们在引力的作用下互相围绕对方旋转了数百万年，旋转的速度会越来越快，距离也会越来越近。

最终在一次猛烈的撞击中合并成一个相当于62个太阳质量的黑洞，而其余的质量转化为强大的引力波，以光速在宇宙空间中扩散传播。它经历了漫长的空间和时间来到了银河系，穿越了离太阳最近的恒星系统半人马座阿尔法星。

2015年9月13日的半夜穿过土星和木星开始接近地球，最终于2015年9月14日被利文斯顿的激光干涉仪记录下来。7毫秒后位于汉福德的激光干涉仪也记录下相同的信号。

激光干涉仪都有两个4公里长的真空管臂，它们组成一个L形的直角，每个管臂末端都有一面用于反射光束的镜子。用激光仪发射一束光到达分光镜时就会被分成强度完全相等的两束光分别进入两条管臂，激光在到达长臂末端的镜子后就会被反射回来。

因为两束光经过的距离完全相同，所以它们就会同时返回到交汇点并产生干涉，同时会被一个探测器接收记录。如果在这个过程中遇到引力波的扰动，由于时空会被拉伸挤压，真空干涉臂的长度就会受到影响，这就意味着激光的路径距离也会发生变化，那么两束光在交汇点产生的干涉就会发生改变。

探测器就是通过这种细微的干涉从而检测到引力波信号。LIGO的激光干涉仪非常灵敏，它甚至可以检测到原子核直径千分之一的变化，这比人类的头发还要细100万倍。

除了黑洞之间的碰撞，宇宙中引力波的来源有很多，例如不对称中子星的自转、超新星爆炸等。

2017年10月16日，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。2020年1月，科研人员通过引力波首次检测到黑洞和中子星之间的碰撞。引力波的发现为天文学家提供了前所未有的方式观察宇宙。在此之前的几百年里，我们在宇宙中所观察到的一切几乎都是以电磁波的形式。

引力波探测除了能够检验广义相对论之外，还有助于证明其它版本的引力理论，并推动引力量子化的研究。引力波像电磁波一样携带着大量的信息，我们通过电磁波可以看到大爆炸38万年之后的景象。而引力波能够让我们回望宇宙大爆炸的最初瞬间，所以引力波的最大意义是它可以帮助人类更好地了解我们的宇宙。

来源：开超跑的科学家