为什么最低温度只有-273度,最高却能达到1.4亿亿亿亿度?

温度时时刻刻影响着我们的生活,我们都知道宇宙中的最低温度是零下273.15度,这也被称为绝对零度。当然,根据热力学定律,这个温度是达不到的。那宇宙中的最高温度是多少呢?

今天,我们就来聊一聊这个问题。

温度

要搞清楚这个问题之前,我们得先搞清楚:温度到底是什么?

实际上,关于温度的定义有很多。但是,人类对于热现象的微观理解直接促进了热力学的发展。因此,我们这里就聊一聊:从微观视角来看,热(温度)到底是什么?

具体的定义是这样的:

物体分子热运动的剧烈程度。

那该如何理解呢?

我们都知道,万物都是由微观粒子构成的,但是粒子并不是整齐划一地排排队。实际上,粒子是时刻都在动。

这一动,就有快又慢。不过我们不可能一个个粒子去看,更没办法一个个去测量。不过,我们可以采用统计的方法。也就是说,从整体上看粒子的平均动能。平均动能越大,说明温度就越高;平均动能越慢,说明温度越低。

这里补充一点,很多所说太空中是绝对零度的,这句话是有问题的。首先,温度要体现出来的前提是有足够的粒子数。而宇宙空间是十分空旷的,平均密度不到一立方米一个氢原子的水平。因此,太空实际上并不能够显现温度。其次,太空也不是绝对零度,而是2.7K,比绝对零度高2度,至于为什么,我们下文会说到。

最低温度

知道了最低温度,我们再来看看最低温度零下273.15度是咋来的?

上文也说到了,从微观视角上看,温度的本质是粒子的热运动。所以,其实我们很容易得出,当分子的平均动能最低时,所对应的就是绝对零度。

照理说,应该就是粒子一动不动时所对应的温度。不过,事实并非如此。描述微观粒子的理论是量子力学,就是下图里的这群大佬共同努力搞出来。

而在量子力学当中有一条基础理论叫做:不确定性原理,是由科学家海森堡提出来的。

这个理论的意思是说,粒子的位置信息和动量信息是不可能同时被测得的,而且当你测到了它的位置信息时,动量信息就测不准了,反之亦然。这是因为观测本身都会影响到粒子。

所以,根据不确定性原理,这些粒子在绝对零度时,并非是完全不动的,而是在一定范围内振动。而此时的温度根据理论进行计算,就是零下273.15度。不过,按照热力学定律,绝对零度是达不到的,当然,科学家是不可能被理论所阻扰的。科学家一直在试图在实验室实现绝对零度,但至今也没有成功。

最高温度

说了完最低温度,我们来说说最高温度。客观地说,我们是不知道温度有没有上限的。因为我们不知道的事情其实还有很多。我们现在只能说,按照目前的理论,我知道从宇宙诞生之初至今的最高温度是多少。那这个温度是多少呢?

这要从宇宙大爆炸说起,话说我们的宇宙起源于138亿年前的一次“奇点"大爆炸。

按照目前的理论,我们无法描述“奇点”的物理学。我们所知道的事情都是大爆炸之后的事情。而大爆炸之后,宇宙的空间开始剧烈地膨胀。

宇宙初期的温度实际上非常高,随着空间的膨胀,温度逐渐下降,持续至今,温度降到了2.7K,也就是比绝对零度高了2.7度。(所以,太空的真实温度是2.7K,而不是绝对零度,但由于粒子数太少,很难显现出这个温度。)

根据这个认知,我们这个宇宙的最高温度实际上就是宇宙大爆炸的一刻的温度。那这个温度是多少呢?

科学家通过理论计算也得到的结果是:1.4*10^32K。也就是1.4亿亿亿亿度。

这里要补充一点,这个宇宙大爆炸的第一刻是有说法的。根据量子力学,我们所知道的其实是宇宙大爆炸之后10^-43秒的温度,这是10^-43秒是我们目前已知的最小的时间跨度,也被我们称为:普朗克时间,因此,这个1.4亿亿亿亿度也被我们称为普朗克温度。那么问题来了,我们其实并不知道在普朗克时间以内发生了什么,温度是多少。

因此,普朗克温度只能说是按照目前的理论,我们所知道的温度上限值。

好了,关于温度的下限值和上限值,我们就说到这里。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 217,185评论 6 503
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,652评论 3 393
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 163,524评论 0 353
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,339评论 1 293
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,387评论 6 391
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,287评论 1 301
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,130评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,985评论 0 275
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,420评论 1 313
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,617评论 3 334
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,779评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,477评论 5 345
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,088评论 3 328
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,716评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,857评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,876评论 2 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,700评论 2 354

推荐阅读更多精彩内容