地球南極的最低溫度是零下54度，普通生物在這里難以生存。冥王星的地表溫度為零下200度，這顆星球上的空氣被全部?jī)鼋Y(jié)。

布莫讓星云

距離地球5000光年的布莫讓星云，溫度低至零下272度，是已知外太空最冷的地方。不過(guò)這仍然不是宇宙可以達(dá)到的最低溫度。

宇宙最冷的地方，曾在美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，物理學(xué)家們讓溫度達(dá)到了零下272.59度，它曾是已知宇宙的最低溫度。

那么這種超低溫是如何獲得的呢？

科學(xué)家從微觀世界給出了答案，宇宙萬(wàn)物都是由粒子組成的，它們時(shí)時(shí)刻刻都在做無(wú)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，速度越快，該物體的溫度也就越高。

當(dāng)物體的粒子徹底靜止時(shí)，它的溫度會(huì)下降到一個(gè)極限值。也就是零下273.15攝氏度。

但絕對(duì)零度是不可能達(dá)到的。

現(xiàn)代實(shí)用制冷技術(shù)一般可以分成三大類(lèi)，第一類(lèi)是基于氣體動(dòng)力學(xué)，將熱量持續(xù)地從低溫端抽出，比如用電冰箱冷凍儲(chǔ)存食物，或者用空調(diào)制冷降溫，這些制冷需要用壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)。

第二類(lèi)是利用某些化學(xué)和物理現(xiàn)象，例如熱電效應(yīng)、順磁效應(yīng)、隧穿效應(yīng)。比如某款飲水機(jī)采用電子制冷，基本原理就是溫差熱電效應(yīng)。

最后一類(lèi)是直接采用低溫劑制冷，比如往啤酒里丟冰塊。

液氮制冷劑技術(shù)

一般根據(jù)需要采用不同的制冷手段，自從空氣液化技術(shù)和杜瓦技術(shù)成熟后，將氮?dú)庖夯鳛橹评鋭?，成為一種非常便捷實(shí)用的制冷技術(shù)。

加上氮?dú)馐强諝庵械闹饕煞?，液氮目前的成本已?jīng)比礦泉水還便宜。而且氮?dú)庥谢瘜W(xué)惰性，可以直接和生物組織接觸，就算立即冰凍也不會(huì)破壞生物活性。

在中科院物理所的科技開(kāi)放日上，有一個(gè)網(wǎng)紅科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，把活體小金魚(yú)放入液氮凍成冰疙瘩，然后放入常溫的水中解凍，這條小魚(yú)立刻就恢復(fù)了活力。

所以液氮的用途十分廣泛，它可以迅速冷凍食品，比如我國(guó)進(jìn)口的馬來(lái)西亞榴蓮，還可以保存活體組織，比如生物樣品以及精子和卵子的儲(chǔ)存，甚至還可以治療一些皮膚病，其原理是利用低溫迅速殺死病區(qū)細(xì)胞。

液氮技術(shù)用于人體冷凍。

詹姆斯·貝福德是上個(gè)世紀(jì)中期的美國(guó)首富，但是不幸患上了癌癥，他認(rèn)為癌癥在未來(lái)是可以被治愈的。

恰好當(dāng)時(shí)有一位電工名叫羅伯特·艾廷格，正在研究液氮冷凍技術(shù)，這給貝福德帶來(lái)了希望。

他給這位電工贊助了10萬(wàn)美元，并和艾廷格簽下冷凍自己的協(xié)議，并約定在50年后再解凍，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)將自己復(fù)活。

1967年，貝福德病逝于癌癥，艾廷格如約對(duì)他進(jìn)行了冷凍，不過(guò)如今已過(guò)去54年，貝福德依舊被冰封在鐵盒子里。

現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)無(wú)法讓人死而復(fù)生，癌癥依舊是困擾人類(lèi)的疾病，而且液氮只有零下196度，細(xì)胞分子在這個(gè)溫度下仍會(huì)緩慢運(yùn)動(dòng)。

有運(yùn)動(dòng)就代表生命在隨時(shí)間流逝，除非把溫度降低到絕對(duì)零度，才有機(jī)會(huì)把生命徹底凍住，甚至凍住時(shí)間。

液氫、液氖、液氦

雖然絕對(duì)零度只存在于理論中，但是人類(lèi)在這半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，一直在低溫技術(shù)領(lǐng)域追求極致，早期冷媒用得較多的除了氮?dú)?，還用到了氫氣、氖氣和氦氣。

如今液氫和液氖已退出了制冷劑的舞臺(tái)，畢竟這兩氣體實(shí)在過(guò)于危險(xiǎn)。

就拿氫來(lái)說(shuō)，氫有著極為活潑的化學(xué)屬性，可以說(shuō)是一點(diǎn)就燃一燃就炸，氫在常溫下遇到一點(diǎn)火星，就會(huì)發(fā)生反應(yīng)并釋放熱量。

1936年3月4日，德國(guó)興登堡號(hào)飛艇正式運(yùn)營(yíng)，它是世界最大的氫氣飛艇，長(zhǎng)約245米重約110噸，內(nèi)部有16個(gè)巨型氫氣囊，可以連續(xù)在空中飛行200個(gè)小時(shí)。

1937年5月6日，興登堡號(hào)飛往美國(guó)新澤西州，在著陸過(guò)程中突然起火爆炸，飛艇墜落后被完全燒毀，最終造成97名乘客和35名機(jī)組人員遇難。

整個(gè)過(guò)程不到一分鐘，事后調(diào)查表明，惡劣天氣導(dǎo)致飛艇外皮存在靜電，電火花將漏氣的飛艇引爆。

科學(xué)家經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，氫氣的爆炸極限寬到讓人絕望，在空氣里的濃度達(dá)到4%到98%之間

遇火都會(huì)發(fā)生爆炸，所以各位家長(zhǎng)千萬(wàn)不要讓小朋友玩氫氣球。

興登堡號(hào)事件后，人們不但對(duì)飛艇失去了興趣，也慢慢退出了制冷劑領(lǐng)域，液氮和液氦是目前最主要的制冷劑，液氦是制造超低溫的神器。

它可以達(dá)到零下253度，至零下271度的制冷范圍，當(dāng)溫度低至零下271度時(shí)，液氦將變成超流氦，出現(xiàn)液氦沿著杯壁流出杯子外的奇特現(xiàn)象。

那么追求極限低溫有什么作用呢？

在日常生活上用不上超低溫制冷技術(shù)，但它能推動(dòng)許多科技的進(jìn)步，包括材料科學(xué)研究、粒子物理和凝聚態(tài)物理，甚至是天文學(xué)上都能發(fā)揮作用。

而它在商業(yè)領(lǐng)域的最大用途，就是冷卻量子計(jì)算機(jī)的芯片，量子計(jì)算機(jī)依靠量子疊加態(tài)作為運(yùn)算基礎(chǔ)，能實(shí)現(xiàn)體積縮小和算力的爆炸式提升，它必將成為人類(lèi)最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。

2019年12月，美國(guó)商務(wù)部一份文件指出，未來(lái)將限制出口稀釋制冷機(jī)，給美國(guó)在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，這其中就包括中國(guó)。

稀釋制冷機(jī)一旦被限制，對(duì)量子計(jì)算機(jī)的研究，中國(guó)將會(huì)面臨重大挑戰(zhàn)。

稀釋制冷技術(shù)

它是目前能實(shí)現(xiàn)mk級(jí)制冷的三大方式之一，除此之外還有絕熱去磁制冷和吸附制冷，其中只有稀釋制冷機(jī)能達(dá)到10mk以下的制冷。

所以它已經(jīng)成為量子計(jì)算機(jī)的標(biāo)配，想要研制量子計(jì)算機(jī)，就必須先設(shè)計(jì)一套制冷設(shè)備，給量子芯片冷卻降溫。

我國(guó)雖然在量子計(jì)算機(jī)的理論領(lǐng)域是領(lǐng)先的，但是不突破稀釋制冷技術(shù)，始終面臨被卡脖子的風(fēng)險(xiǎn)。

在上個(gè)世紀(jì)70年代，我國(guó)物理學(xué)家冉啟澤研制出濕式稀釋制冷機(jī)，但遺憾的是，此后再無(wú)人從事相關(guān)研究，我國(guó)長(zhǎng)時(shí)間處于技術(shù)斷層和研究空白，所需的稀釋制冷機(jī)全靠從歐美進(jìn)口。

為了擺脫歐美的技術(shù)壟斷和封鎖，我國(guó)必須突破稀釋制冷機(jī)技術(shù)，終于在2015年，中科院首次實(shí)現(xiàn)了零下253度的超低溫，不過(guò)這只是歐洲20多年前的技術(shù)，要突破就要來(lái)個(gè)徹底突破。

今年7月，中科院再次取得重大成果，其自主研發(fā)的無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)，達(dá)到了零下273.1391度低溫，僅僅比絕對(duì)零度高出0.01度，甚至打破了美國(guó)保持的世界紀(jì)錄。

21世紀(jì)雖然大體上是和平的，但是在科技領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)從沒(méi)有停止過(guò)，從光伏產(chǎn)業(yè)到新能源汽車(chē)，從芯片制造再到量子計(jì)算機(jī)，我們的科技工作者都在努力走出屬于自己的路。