【温度】科普:宇宙的最高温度和绝对零度是怎么一回事儿
最近天气反复无常 , 又有些降温了 , 说到降温我就想到一个问题:宇宙的最低温度和最高温度 , 分别可以达到多少?
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首先我们来说说宇宙的最高温度 , 宇宙的最高温度是多少呢?达到温度上限的时候又会发生什么事情呢?
人类目前接收的主要能量其实都是来自于太阳 , 而太阳的内部核心温度大约是1500万度 , 这是因为太阳内部的氢聚变成氦 。
不少人都认为太阳的高温是接近宇宙的极限 , 但事实上在恒星之中 , 太阳的温度已经是非常低的了 。
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根据科学家的计算 , 古老的大质量恒星 , 在超新星爆发的前期 , 它的温度可以达到60亿度 。 而令人意外的是 , 就连人类的科技 , 都可以制造出远远超过恒星内部的高热火球 。
欧洲核子研究组织的科学家 , 曾经使用大型强子对撞机 , 将两束铅原子加速到接近光速 , 并且进行了对撞 。 他们成功地制造出了一个高度炙热和稠密的亚原子爆炸 , 温度超过了5万亿度 。
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科学家认为 , 在如此高温之下 , 不但原子本身会被分解 , 就连构成原子核的质子和中子都会融化 , 生成一种由更小、更微小的基本粒子 , 夸克和胶子构成的不稳定状态 , 被称为夸克胶子等离子体 。
这一奇特的状态也存在于宇宙大爆炸发生后的20—30微秒 , 科学家期望可以复制出这种状 , 以便来分析宇宙大爆炸时物质诞生的过程 。
在宇宙的历史当中 , 真正最热的那一刻 , 就是有宇宙大爆炸造成的 。
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科学家计算出 , 在宇宙诞生的最早期阶段 , 宇宙由一个密度无限大的奇异点组成 , 当时的四种基本力 , 包括电磁力、万有引力、强相互作用和弱相互作用力 , 全部都统合在一起 , 所有原子核物质都未曾存在 , 这一时期被称为普朗克时期 。
当时宇宙的一起都只是高热和密集的能量 , 这是一个难以想象的混沌空间 , 在这样的环境下 , 现存的所有物理定律都不会适用 。
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那里的温度有可能超过10的32次方摄氏度 , 这就是宇宙可以达到的最高温度 , 也被称为普朗克温度 。
普朗克温度所维持的时间非常短暂 , 只是10的43次方分之1秒 , 之后宇宙就开始降温 。
空间快速膨胀 , 接着基本粒子和物质也相继出现 , 形成我们现在看到的世界 。
说完最高温度 , 我们再来说说最低温度 , 这个想必大家都很清楚 , 最低温度就是绝对零度 , 也就是零下273.15摄氏度 。
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那么为什么是这样一个温度呢?原因很简单 , 因为物体产生温度实际上就是原子在物体内部的运动 。 当我们感觉到一个物体比较热的时候 , 就意味着它的原子在快速的运动 。 反之 , 我们感觉一个物体比较凉的时候 , 则是因为其内部的原子运动速度变慢了 。
根据原子运动的知识我们知道 , 如果到达了绝对零度的时候 , 那么原子的运动就会完全停止 。 那也就是说我们能够精确地测出粒子的速度 , 可是1890年普朗克引入的普朗克常数 , 已经说明了这绝对是不可能的 。
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