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标题: 为什么温度最低只有零下273度，最高却能到达1.4亿亿亿亿度？ [打印本页]

作者: 瞎搞 时间: 2023-5-13 08:44
标题: 为什么温度最低只有零下273度，最高却能到达1.4亿亿亿亿度？
综述

太阳通过内核的核聚变反应向宇宙散发源源不停的光与热，加上地球始终以太阳为中心进行着公转活动，所以地球上有了一年四季的变革与冷热瓜代。
作为地球亿万生物中的一员，我们对温度的高与低有着最直观的感受，好比冬天最冷时东北地区的气温可以低于零下20℃，炎天最热时南方地区的温度可以接近40℃。
而从温度的极限值来看，这不外是极小的温度范围。科学研究发现，最低温度即绝对零度是-273.15℃，最高温度却到达了1.4亿亿亿亿℃。
看起来，最低温度也不是很低，但最高温度却是如此惊人的一个数字，这究竟是为什么？

温度的本质

要弄明确这个问题，首先我们必要知道温度的本质。
爱因斯坦在其狭义相对论中提出了闻名的“时慢尺缩效应”理论，在这一理论中，他阐释了时间与物质活动的关系。简朴来讲，一个物体的活动速度越快，那么它所经历的时间也就越短。
现实上，不但时间与物质的活动存在莫大的关联，其实温度的产生也是源于物质的活动，也就是说，温度的本质就是物质的活动，“摩擦生热”就是一个很典范的例子。

我们知道，万物皆由微观粒子构成，所以从微观角度来看，温度反映的就是粒子的热活动剧烈程度。
当粒子的热活动速度快的时候，物质的温度就会比力高；当粒子的热活动速度越来越慢的时候，物质的温度也会不停降落；当粒子活动完全停止的时候，物质的温度也就到达了下限，也就是绝对零度。

最低温度：绝对零度

从理论上来看，宇宙中是存在绝对零度的，而在现实中，绝对零度永久都无法到达，只能无穷地接近。
科学研究发现，太空的平均温度是-270.15℃，已经非常接近绝对零度了，但是它却永久无法到达绝对零度。
从温度的本质来看，当粒子的动能为零时才会到达绝对零度，齐备能量也会消散。所以，除非某一物体或某一空间中自始至终都不存在任何能量与热量，否则就永久无法到达绝对零度。

但是，在奇点爆炸之后，宇宙空间的每一处都有能量和热量在活动，所以宇宙永久都无法到达绝对零度。
那么，大爆炸之前的“虚无”是否就处于绝对零度状态呢？答案也是否定的。
这里就不得不提量子力学中的一个根本原理，即“不确定性”原理，也叫“测不准”原理，由德国物理学家海森堡在1927年提出。

“不大概同时以较高的精确度得知一个粒子的位置和动量。——海森堡”

根据这一原理来看，我们无法同时测准粒子的动量与位置，而如果粒子静止不动了，那么我们就可以同时知道它的位置与动量了，这就打破了“测不准”原理。
因此，即便进入了绝对零度，粒子仍会振动，而不是完全静止不动。也就是说，不管活动是快是慢，粒子都永不停歇，绝对零度只是一个理论上的温度的下限值，现实中不会有这样的温度存在。

最高温度：普朗克温度

温度有上限吗？

对于人类而言，太阳就是至高温度的代名词了，太阳内核的温度高达1500万摄氏度，表层温度也有近6000摄氏度，而宇宙中质量与温度凌驾太阳的恒星比比皆是。
既如此，不知道大家是否思考过一个问题：在我们所处的宇宙中，温度有没有上限呢？
从理论上来讲温度是没有上限的，但是温度会有一个临界值，即便温度再高，凌驾了临界值也就没故意义了。

这一温度极限也就是“普朗克”温度，任何比普朗克温度更高的物质都没有存在的意义。凌驾了“普朗克”温度，我们的物理法则也就失效了，除了引力之外任何概念都不会存在。
那么，普朗克温度是怎样得到的呢？

普朗克温度

现实上，普朗克温度是科学家根据计算公式推导得出的，公式如下图所示。

在这个公式中，Tp代表的就是普朗克温度，c代表真空中的光速，而光速就是理论中速度的极限，因此，计算后得出的数值约为1.4亿亿亿亿摄氏度，这也就自然而然地被定为了温度的上限。
那么，普朗克温度会不会与绝对零度一样，只是一个理论上存在但现实不会到达的数值？
固然不是，固然在现在的宇宙中我们看不到普朗克温度，但在宇宙大爆炸的第一个刹时就已经到达了1.4亿亿亿亿摄氏度。

在大爆炸发生后，随着时间的推移，宇宙的温度不停在冷却，直到30万年后，宇宙温度才冷却到了可以让光线出现的程度，到现在，宇宙温度已经接近于绝对零度。
话说返来，1.4亿亿亿亿摄氏度到底会有多可怕呢？
要明确普朗克温度的威力，还是要从宇宙大爆炸中来寻找答案。
根据爱因斯坦的质能方程式，我们知道物质与能量是可以相互转化的，但我们可以看到物质转化为能量，却看不到能量转化为物质，这又是为什么？

其实，这就是因为能量值没有到达转化为物质的要求，我们现在的宇宙就是由刹时爆发的超强能量转化而来。
在宇宙大爆炸的第一刹时产生了1.4亿亿亿亿摄氏度的高温，这一超级能量就转化为了宇宙中的各种物质。
必要明确的是，在1.4亿亿亿以的温度下，宇宙得以产生，那么这也就意味着，在这样的温度之下，宇宙也能在霎时之间被扑灭。

结语

显而易见的是，无论是绝对零度还是普朗克温度都是极强可骇的存在。
零下273.15℃的绝对零度代表着全部粒子静止不动，任何热量与能量也就不复存在，时间和空间的概念也会消散，不外幸运的是，我们的宇宙永久不会到达绝对零度。
普朗克温度也有着足以形成宇宙的威力，如果将来人类能研究透彻普朗克温度，或许我们就能拥有将能量转化为物质的本领，那么人类就有大概真正成为宇宙的“神”。

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