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


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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


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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


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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?

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:

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 。

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 。

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 。

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大爆炸时的环境 。
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大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 。

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 , 任何小于这个时间的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 , 那就是宇宙大爆炸瞬间 , 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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