科學揭秘, 接觸到玻色-愛因斯坦凝聚物會死亡吧? 透過計算說明

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美國有一檔節目叫《流言終結者》，節目中的人拿出了所有的東西來測試導演所能想到的任何有趣的理論。在這篇輕鬆愉快的文章中，我將帶你瞭解這些科學知識。

電影《幽冥》中的情節

在這部2016年的科幻電影中，影片圍繞一隊士兵被一個看不見的敵人神秘殺害展開。倖存者們受到驚嚇和創傷，說起了一個似乎忽隱忽現的敵人。即使在複雜的成像裝置下也幾乎看不到。

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今天使用的夜視鏡和熱成像儀。

敵人穿牆而過，不受槍擊影響，只要輕輕一碰就能殺人。

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戰爭的幽靈

令人不寒而慄的是，這些實體似乎有一個人的形態。而迷信的土著稱他們為 “戰爭的幽靈”，被困在生與死之間。

最終，團隊中的科學家弄清了它們的物理性質，並推斷出只有定向能量武器（等離子炮）才能打敗它們。

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什麼是玻色-愛因斯坦凝聚物（BEC）？

我們大多數人可能都記得在中學時代，物理告訴我們，物質有三種狀態，固態液態和氣態。這實際上是不完整的。還有一些其他的狀態存在。然而，最重要的是，它們出現在遠離日常生活的極端物理條件下。

特別是當某些物質狀態被冷卻到非常接近絕對零度時，玻色-愛因斯坦凝聚物就會出現。

基本粒子

當我們想到粒子時，我們可能會想到原子。或者像我們在學校裡學到的那樣，原子的組成粒子，質子、中子和電子。

然而，事實證明，這些可以進一步細分為更多的基本粒子。

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特別是，當玻色子被冷卻到絕對零度時，就會出現玻色-愛因斯坦凝聚物。

波粒二象性、干涉、基態

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粒子之間的相互干擾

量子力學的核心假設之一是波粒二象性。對於每一個粒子，它都表現出一個相應的波。在大多數情況下，這些粒子大多處於不同的能量水平，這是由麥克斯韋-波爾茲曼分佈決定的。

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因此，每個單獨的粒子的波都以自己的獨立頻率振動。在大多數情況下，它是如此的微小，實際上是無法察覺的。

然而，當我們把玻色子冷卻到離絕對零度越來越近時，基態就會被越來越多地佔據。

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而且，這些粒子越來越多地發現它們相應的波與彼此的頻率和相位相似，而且它們相互干擾。我們不再有眾多的小波，而是有一個巨大的波函式。

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而且，我們有一個單一的整體實體，而不是一盤散沙的微小不相干的粒子。

玻色-愛因斯坦凝聚物會致命嗎？

我們知道玻色-愛因斯坦凝聚物只在接近絕對零度時形成。有多接近？讓我們來計算一下。

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讓我們來計算一下，假設我們是用氦氣來形成我們的玻色-愛因斯坦凝聚物。

透過一個簡單的程式設計，我們計算出凝聚物在3。126開爾文時形成，也就是大約-270攝氏度。

將氦氣冷卻到BEC溫度需要多少能量？

我們知道，一個成年人的體重大約是70公斤，我們知道氦氣的比熱是

5193 J/kg/k。

假設我們將原本處於室溫30攝氏度的氦氣冷卻。

he = （273+30 - 3） * 5。193 * 70 * 1000

=1。0905299999999999e8，這大約是1。09 x 10⁸焦耳。

讓一個人體溫過低而致命需要多少能量？

醫學文獻指出，人類的正常體溫約為37度，嚴重的低溫症在28度左右就會發生。

因此，玻色-愛因斯坦凝聚物必須將人體迅速冷卻9度以達到其致命效果。

人體大約70%是水，所以我們可以假設它有一個有意義的水的熱容量。而成人的平均體重為70公斤。

而水的比熱容是4184j/kg/K。

所以玻色-愛因斯坦凝聚物“包含”的能量大約是殺死一個人的能量的60倍。