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宇宙中极限温度是多少?1.4亿亿亿亿度!达到此温度就能创造宇宙

星海漫游2022-03-22宇宙观察436
我们每天都能感受到温度的变化,但地球表面的温度变化范围是非常有限的。最低温也只能达到零下六七十度的样子,而高温环境基本上都在五十度以下。但是在浩瀚的外太空,温度差异是巨大的,动辄上亿度的高温都是常见的

我们每天都能感受到温度的变化,但地球表面的温度变化范围是非常有限的。最低温也只能达到零下六七十度的样子,而高温环境基本上都在五十度以下。

宇宙中极限温度是多少?1.4亿亿亿亿度!达到此温度就能创造宇宙


但是在浩瀚的外太空,温度差异是巨大的,动辄上亿度的高温都是常见的,而低温也能低至零下二百多度。

我们都知道低温的极限值是绝对零度,也就是零下273.15度。那么高温有没有极限呢?

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有些人可能会认为高温没有极限,事实上并非如此。高温也有极限,宇宙中的最高温度是1.4亿亿亿亿度!

那么,最高和最低温的极限值到底是如何计算出来的呢?

首先我们需要看一下温度的本质。温度是一种宏观上的表现,但本质还是需要从微观世界解读。

万事万物都是微观粒子构成的,而微观粒子一直都在不停地运动当中,没有规律的运动。

我们很难衡量单个粒子的运动状态,只能宏观上用统计学的方式统计大量微观粒子的运动状态。

简单说,微观粒子的运动越剧烈,统计出来的温度就越高。相反,温度就越低。就如下图那样:

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可以看出,我们通常所说的温度其实就是微观粒子的“平均动能”。因此,当粒子的动能最低的时候,计算出来的温度就是宇宙最低温度,绝对零度。

绝对温度就是所有微观粒子都停止运动时的温度,是理论上的最低值。但是这个极限温度是不可能达到的,因为根据量子力学不确定性原理,微观粒子的位置和动量都是不确定的,两者的不确定性乘积必须大于等于一个常数。

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说完了最低温,下面再来看看最高温。宇宙的最高温1.4亿亿亿亿度是怎么算出来的呢?

正如刚才所说,微观粒子的运动越剧烈,温度就越高。以水为例,通常情况下,水有三种形态:固态,液态和气态。

固态的水分子运动最不剧烈,而气态的水分子最剧烈。那么如果给气态的水不断加热,最终会怎么样呢?

水分子的运动会越来越剧烈。我们知道,分子是由原子构成的,而原子由电子和原子核构成。一般情况下,原子核和电子依靠电磁作用束缚在一起,不会分离。

但如果给水提供的能量足够大,即便是电子也会脱离原子核,然后成为自由电子。这时候的水就会呈现第四种形态:等离子态。电子,光子,原子核等微粒像粒子汤一样到处乱串。

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等离子态在宇宙中太常见了,比如我们的太阳核心就是等离子态,其他恒星也是如此。太阳核心温度高达1500万度。

那么问题来了,如果向等离子体不停地施加能量,会怎么样呢?

科学家也确实这样做了,也创造了高达上亿度的高温,是在大型粒子对撞机中创造出来的,不过是局部的问题,不会对外界造成什么影响。

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科学家为何要创造如此高的温度呢?有什么意义?

很简单,原因有两个。一是通过不同的微观粒子相撞,可以发现更微小的基本粒子。第二就是可以尽可能模拟宇宙爆炸时的环境。

根据大爆炸理论,138亿年前发生的大爆炸创造了我们的宇宙,而科学家们计算出了宇宙爆炸发生一个普朗克时间后的温度,那就是普朗克温度,高达1.4亿亿亿亿度。

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至于一个普朗克时间之前的温度到底是多少,对于我们来说是没有意义的,因为普朗克时间是有意义的最小时间单位,任何小于这个时间时间单位都没有意义。所以1.4亿亿亿亿度是宇宙中的最高温度。

这个高温只在宇宙中出现过一次,那就是宇宙爆炸瞬间,一个普朗克时间之后的温度。之后宇宙的温度开始逐渐下降。

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如果我们把时间倒退过去,宇宙中的所有物质集中到一起,挤压到一起,温度肯定会逐渐升高,最终达到最高温1.4亿亿亿亿度,这就回到了创世时刻,相当于我们创造了一个宇宙!


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