微观粒子能保持绝对静止状态吗?

静止是相对的,运动是绝对的,对于微观粒子,由于不确定性原理的存在,粒子无法保持绝对的静止状态。

在宏观世界中,我们说一个物体运动还是静止,必须指明参考系,在微观世界也是一样的;在热力学中,微观粒子的热运动,形成宏观效应“温度”。

根据热力学第三定律——绝对零度不可达到;或者说无法通过有限步骤,利用热力学循环把一个系统的温度,降低到绝对零度。

热力学第三定律其实有量子力学的原因,在量子力学中,有一条不确定性原理,指微观粒子位置不确定度和动量不确定度的乘积存在最小值,既ΔxΔp≥h/4π。

一个系统中的粒子,如果完全处于静止状态,也就达到了绝对零度,此时粒子的位置就是确定的,Δx就为零,这是违背不确定性原理的,所以绝对零度不能达到。

但是静止是相对的,我们能选取一个参考系,使得参考系的运动和粒子一模一样,然后在该参考系看来,粒子就是静止的吗?

答案是否定的,因为量子力学中的不确定性原理是粒子的内秉属性,位置和动量的不确定度是随机的,而且是自然界中的真随机,我们没有任何办法进行预言,所以也不存在和粒子保持运动一致参考系。

实验也证实了这点,无论科学家如何降低温度,也无法达到绝对零度;比如在2018年6月27日,NASA送入国际空间站的冷原子实验室(CAL),就制造了0.000000001K(十亿分之一K)的超低温,此时原子移动速度非常缓慢,但就是不可能完全静止。

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