奇妙的低温世界

作者: 朱孝平

冬天来临,下雪的日子里人们感觉很冷,实际上,温度不过是零下几度,最多是零下几十度,地球上最寒冷的地方在南极的东部,那儿长年冰天雪地,气温低达-88℃,而在月球上,由于没有大气层,太阳照不到的阴面,温度只有- 160℃;在广袤无垠的太空,有的地方温度更低,只有-270℃,这大约是目前自然界最低的温度数据了。

从18世纪末到19世纪初,科学家们一直在用人工的方法得到低温,一种气体被液化,人们相继得到了 -190℃,-240℃,-269℃的低温,但是低温是有极限的,1848年,英国物理学家开尔文勋爵通过对热力学规律的研究得出,-273. 15℃是低温的极限,即便是在科学高度发达的今天,也只能非常接近这一极限,却不能达到和逾越它。

在低温状态下,物体的性质会发生神奇的改变,从而呈现出与常温状态下完全不同的特性。

常温下的鸡蛋一碰即破,而-200℃左右的鸡蛋摔到地上,却会像皮球一样反弹1米高,同时发出蓝色荧光。

一个光洁完好的敞口杯,注入-270. 97℃的液氦,液氦会从杯底一滴一滴地漏出来,更奇怪的是液氦还会顺着杯壁往上“爬”,越过杯口再沿外壁滑下。这简直太奇怪了,因为常温下,所有的流体都不可能从杯底渗漏,而且“水往低处流”,液氦怎么能反其道而行之,往上走呢?原来,-270. 97℃以下的液氦变成了一种超流体,它的粘度非常小,只有水的十亿分之一,极易流动。这样的流体能流过直径只有头发丝1/70的毛细管,当然能从杯底肉眼看不到的小缝中渗出,而且,粘度越低的液体,其表面的张力越大,液氦能在杯壁上扩展成为只有几十个原子厚度的薄层,这样就出现了 “飞檐走壁”的现象。

当温度降到一定的程度时,导体的电阻会消失,而成为超导体,电流在超导体中流动几年,也不会有丝毫损失,而且超导体具有完全抗磁性,对外加磁场具有强烈的排斥作用,美国兰德公司正设想在美国东部的纽约与美国西部的洛杉矶之间建一条地铁,漫漫4000公里,列车只需行驶10分钟,它的时速高达22500公里,这一理论上的设想听起来不可思议,但科学家断言,要达到1600公里/小时是不难实现的。这种高速列车的轨道由无数铝环组成,列车底部的超导线圈通电后产生强磁场,在铝环中感应出方向相反的感应磁场,因超导线圈的磁性,列车被“托”起几厘米,这样,列车行驶时就无需克服轨道的摩擦阻力,它唯一的阻力来源于空气,如果把整个隧道的空气抽空,列车的运行几乎是无阻力的,速度当然也就可以高得惊人。当然,这只是理论意义的产物。