寒冷的秘密你知道多少

文筠

－273.15℃，没有比这再冷的了

－273.15℃，无论你用多少冰块都没法得到比这更低的温度。这是绝对零度，寒冷的极致。

有时我们会说“绝对零度”，而不是－273.15℃。事实上，它们是同一个意思。为了方便，物理学家比较喜欢使用以一位英国物理学家开尔文的名字命名的“开氏温标”。这个温标来源于可能出现的最低温度。这就是为什么－273.15℃相当于0K（开尔文），而0℃相当于273.15K。

一个名叫纪尧姆·阿蒙东的法国人，第一个假设了极限温度的存在。1703年，他发现降低密封瓶中一定体积的空气的温度，瓶中的气压也会随之降低。他由此推断温度降得越低，气压也就会越低，直到为零。然而气压代表的是外部大气对一个表面的作用力，它不可能为负数。一旦降到零，它便无法再低，这时它所对应的温度也同样无法再降。阿蒙东推算这个温度为－240℃左右。

在高于绝对零度的温度下，组成物质的原子充满了活力，它们非常活跃；当我们把温度降到－273.15℃时，原子们都静了下来。科学家把这一状态称为它们的能量基态。

为什么温度不能降得更低？以－273.15℃的冰块为例，你还能把它的温度再降低吗？即使是最优秀的物理学家也无法做到这一点。因为一个物体要冷却，必须以热量的形式出让一部分内部能量。热量实际上是两个物体传递能量的“钱币”。想知道热量从哪里传向哪里，只需要比较两个物体的温度。然而，一个温度为－273.15℃的物体无法出让热量，它没有足够的内部能量可供出让，仅剩的那一点只够维持它自身的存在。它唯一能做的是接受热量，也就是回暖。

匪夷所思的寒流世界

在极低的温度下，物质会改变它们原有的状态。气体和金属会变成超流体和超导体，并且表现得十分怪异……

想象中，我们将前往酷寒之地——约－270℃的深寒世界。在那里，我们和一种液体有约，那就是氦。或许你比较熟悉它处于气态时的样子，就是这种气体带着气球从千家万户的屋顶上飞过。但就像所有气体在低温下所表现出的那样，它也会液化。在－269℃，氦会液化。而再降低1℃，它们就变得疯狂，如天外来客般令人匪夷所思。1937年，当人们首次观察到这种现象时，竟然找不到合适的词语来形容它。俄罗斯物理学家彼得·卡皮查不得不为此创造了一个新词——超流体。

超流体令人印象最深刻的，是它“穿墙而过”的能力。这种超能力因摩擦消失而产生。当我们说某种液体很黏稠，是指它在物体表面很难流淌。比如说蜂蜜非常黏稠，水就不太黏稠，而超流态的氦一丁点儿都不黏稠，所以它很容易流淌、散开。对它而言，所有的容器都是一个超级漏勺。想象一下：一条只有几十亿分之一米（相当于一颗原子大小）宽的缝隙，氦原子们争先恐后地从这条裂缝潜出。超流体的黏度为零，因此没有任何力量可以阻止它运动。

超流体并不孤单，还有一种叫做“超导体”的，它俩从某种程度上而言就像是表兄弟。超导与超流类似，不过它不再发生在氦原子身上，而是发生在电子身上。在正常情况下，电子会不断撞击金属导体的原子，本该用于前进的能量结果变成热能散逸掉。当它们最后再也无力前进时，电流也随之消失了。但在极低的温度下，一切都变了。降至临界温度以下后，电子就不再撞击原子，它们就好像从一条堵塞的道路转到了高速公路上，再没有任何障碍。结论就是，一旦把电流注入超导金属，这股电流可以几年不断，而且不需要发电机来维持。

冷冻，能复活吗

美国的一些机构如“阿尔科生命延续基金会”，或者是“人体冷冻研究所”，最近20多年一直在向客户提供特殊服务：只要医生作出死亡鉴定，他们就立刻把客户的尸体存入－196℃的液氮中……这条“天国”之路冰冷刺骨，但这些机构向客户郑重地解释说，只要有一天，科学能够治愈导致他们死亡的疾病，就会把他们救醒，让他们摆脱病魔，重享人生。2007年，有130多人选择交付15万美元，把液氮冷冻柜作为自己最后的居所。而且此后，他们每月还要支付500多美元的维护费用。不过再次“叫醒”他们应该是相当艰难的。

在冷冻中永生一时还办不到，但这并不意味着研究人员对这一课题不感兴趣。到目前为止，他们已经可以冷冻精液、胚胎和皮肤……最大的一次成功是在2005年，诞生在美国人格雷戈里·梅伊的实验室里。他先取出兔子的一个肾，把它放到－130℃的低温中保存，然后解冻，用它替换下兔子的另一只肾，而兔子竟然还能正常地小便！这也就是说，这个肾运转良好！当然，兔子的肾很小，只有20克重，不过这仍然是一个令人惊喜的结果，它的实现多亏了一项高速发展中的尖端技术——玻璃化冷冻。

基于这个成功经验，我们可以想象人类在几十年后就会拥有器官库，使有需要的病人随时都能接受器官移植。有朝一日，我们一定会得益于低温生物学的发展和器官库的完善而能活得更久，但永生依然是个奢望。

（海豚摘自《齐鲁晚报》2008年12月6日）