为什么宇宙最低温只有-273℃,而最高温却高达1.4亿亿亿℃?
-273.15℃,这个数字本身给我们的感觉并不是很小,但就是这样的数字我们人类也无法企及,只能无限接近。这个温度就是我们常说的绝对零度,也就是0K。

但宇宙中的最高温却能达到1.4×10^32K,这个温度就是我们常听说的普朗克温度,它俩之间的差距为何如此之大?为什么绝对零度我们无法达到,为什么最高温度我们平时很少讨论?
要了解以上的问题,我们首先要了解下温度的概念。
什么是温度?
在宇宙中,有些物理概念是物质的本质属性,例如质量、能量、自旋,就算没有人类物质也具有这些内在的性质。

但有些是人为规定的,例如今天要说的温度,它是人类规定出来测量物体内分子/原子平均动能(内能)的物理量。如果没有人类,说不定外星人可以用其他的方式表示物体内所具有的内能。
换句话说, 温度就是物体内分子/原子随机运动和震动的结果,随机运动和震动的越剧烈说明分子/原子所具有的动能越高,表现出来的温度就越高,反之亦然。

拿一杯水来说,常温下25摄氏度,你滴一滴色素进去,颜色会相对缓慢的散开,而温度越高的水,由于内部分子随机运动的越剧烈,色素会散开的相对较快。
如果我们持续的给这杯水输入能量(加热),由于水分子所具有的动能会不断的提到,到达某一阈值,水分子就会挣脱水的束缚,从表面发生逃逸,这就是水的沸腾。
固体金属也一样,低温时原子被化学键键合在相对固定的位置发生震动,当温度升高时,原子由于获得了足够的动能,就会挣脱化学键,开始随机自由运动,这是金属就被液化,持续加热也会气化。
为什么低温只有-273.15℃,为什么我们人类无法达到最低温?
上文说了,分子/原子的随机运动和震动是产生温度的原因,所以一个物体内所包含的分子/原子只要静止不动,那就没有温度。确实是这样,这也是我们对绝对零度的定义。

所以最低温就是0K,所谓的没有温度,换算成摄氏度就是-273.15,那为什么我们不能让一个物体达到0K呢?
也就是让物体内的分子/原子停止运动!这其实又涉及到了宇宙中一个本质的问题,量子力学是描述微观世界的一套法则。

人们发现微观世界存在本质的不确定性,组成物质的粒子其动能和位置不能同时确定,它俩测量的乘积一定大于普朗克常数的1/2。
因此物质粒子是不会停止运动的,如果停止它的位置会充满不确定性,如果位置确定,它的动能就可能是0到无穷大,这明显互相矛盾。
基于不确定性原理,所以人类无法创造出绝对零度的物体,只能无限接近。
为什么宇宙中的最高温却能达到1.4×10^32K

看了上文你应该也知道了只要让物质粒子拥有越来越高的速度,那么它的动能也就越高,相应的我们测量它的温度就越高。
由于现实生活中的物质粒子都在低速状态下运行,所以我们就距离最低温度比较近,离最高温度比较远。

我们知道有质量的粒子无法达到光速,只能无限接近,那么这是不是就是最高温度极限的定义?并不是的,普朗克温度1.4×10^32K,指的是宇宙诞生后第一个普朗克时间(10^-43s)宇宙的温度。
在这个时期,宇宙中所有的能量都集中在一起,拥有着最高的温度,但是这时的温度会打破我们现有的物理法则,也就是说我们现在的物理法则在宇宙诞生的时候就会完全失效。

我们还拿一杯水说事,如果我们将这么水放在一个封闭的系统中给它持续的加热会发生什么?
当温度达到5500K时,水分子就会被完全破坏,如果持续的加热原子也会被电离,形成由原子核和电子组成的等离子体。

当温度达到80亿K时,粒子的碰撞会产生电子和正电子对。
当温度达到200亿K时,原子核就会被电离,分裂成中子和质子。
当温度达到2万亿K时,中子和质子也将无法存在,而会转变为组成它们的夸克和胶子。(夸克禁闭只在低温状态下发生)

当温度达到2千万亿K时,这时的空间会产生目前已知所有的粒子和反粒子。在这个温度下也会诞生希格斯玻色子,并停止与其他粒子发生相互作用。
也就是说当达到这个温度的时候,空间中所有的粒子都会变为无质量粒子,它们的行为更像是光子,并且以光速运动。
所以说,光速极限并不是限制宇宙最高温度的原因。2千万亿K(2×10^15K)这个温度离普朗克温度(1.4×10^32K)还非常远,但是这个温度也足以打破我们现有的物理法则。
那么我们能否创造出普朗克温度呢?

这个问题相信也不用多说,这是宇宙诞生时的温度,包含着整个宇宙的能量,我们人类如此渺小,如同尘埃一般,这个数字是我们可望不可及的。
如果我们能创造这样的温度,那么我们就有创造宇宙大爆炸的能力,我们就是造物主,我们可以为所欲为。

再说整个可观测宇宙的能量也是有限的,就算我们有一天可以牛到收集可观测宇宙的能量,也无法创造出整个宇宙诞生时的温度,毕竟目前大部分的宇宙都和我们失去了联系。
总结
绝对零度感觉离我们很近是因为宇宙在大爆炸以后经过了138亿年的膨胀,已经冷却到了非常低的温度。我们本身就生活在一个低速、低能量的宇宙中。

如果我们人类出现在宇宙诞生后的数秒钟,我们就会发现宇宙中到处都是高温,并且温度离极限温度非常近,各种物质粒子都在以光速飞行。
这时我们就会这样问,为什么宇宙中最高温度只有1.4×10^32K,而绝对零度却可以低到-273.15℃。
只能说我们生活的宇宙时代不一样而已。未来的宇宙还会持续地冷却,会越来越接近0K。
大家都在看
-
中国宇宙空间站:未来探索的新征程!🚀🌌 别只看热闹发射。很多人以为航天只是上太空拍星星,殊不知中国早已在宇宙铺开一张长远布局,步步为营,落子星河。曾经仰望星空只能羡慕他国的太空设施,载人航天、深空探测,全球卫星网络全都受制于人。早年发射卫星 ... 宇宙探索06-15
-
宇宙探索·重子声波振荡——宇宙声波化石,暗能量探针 宇宙探索·重子声波振荡——宇宙声波化石,暗能量探针✨ 大爆炸后38万年的声波化石,今天仍在宇宙中回响 ✨ 核心科普:重子声波振荡(Baryon Acoustic Oscillations,简称BAO)是宇宙大爆炸后约38万年、宇宙微波背景 ... 宇宙探索06-15
-
探索宇宙的奇妙之旅🚀✨ #未来科技 想象一下几位航天员刚刚打开舱门,迈入那漂浮在太空中的天宫。这一刻不仅仅是他们个人的征程,更是中国空间站建设的关键篇章。神舟二十一号乘组如期完成了进驻任务,向我们展示了中国航天技术的又一次华丽跃升。这支 ... 宇宙探索06-14
-
宇宙探索·蓝色流浪星:球状星团中的恒星身份谜题 宇宙探索·蓝色流浪星:球状星团中的恒星身份谜题在球状星团那密集的恒星海洋中,大多数恒星都遵循着相同的年龄和化学成分——它们几乎是同时诞生的,像一群同龄的兄弟姐妹。但是,天文学家在这些古老的星团中发现了 ... 宇宙探索06-13
-
宇宙探索·红矮星:耀斑活动与系外行星宜居性挑战 宇宙探索·红矮星:耀斑活动与系外行星宜居性挑战在银河系中,红矮星(Red Dwarf,M型主序星)占据了恒星总数的约75%——它们是宇宙中最常见的恒星类型。这些质量仅为太阳的0.08到0.5倍的恒星,表面温度在2,500到4,0 ... 宇宙探索06-13
-
脑科学:探索宇宙中最复杂的物质 如果有人问你,宇宙中最复杂、最神秘的物质结构是什么?答案不是黑洞,不是星系,而是你颅腔中那团约1.4千克、皱巴巴的灰色组织——大脑。它由大约860亿个神经元组成,每个神经元又与数千个其他神经元形成连接,整个 ... 宇宙探索06-12
-
宇宙探秘:从大爆炸到暗物质——人类对浩瀚星空的终极追问 一、序言:我们为何仰望星空?每当夜幕降临,抬头望向满天繁星,你是否曾问过自己:这一切从何而来?宇宙有多大?有没有尽头?在银河系的某个角落,是否也有智慧生命正在凝望着他们的星空,问着同样的问题?从远古洞 ... 宇宙探索06-10
-
央视炸裂官宣!南天门计划参数全曝光,中国空天时代呼啸而来 当空天母舰掠过苍穹,科幻电影的震撼场景正被中国一步步变为现实!5月31日,央视网权威披露南天门计划最新核心参数,10万吨级空天母舰、全频段隐身战机集体亮相,这不是科幻畅想,而是中国空天防御体系的硬核布局 ! ... 宇宙探索06-04
-
宇宙探索·活动星系核喷流——百亿光年外的宇宙超光速灯塔 宇宙探索·活动星系核喷流——百亿光年外的宇宙超光速灯塔当黑洞变成宇宙中最亮的灯塔在距地球130亿光年的遥远宇宙深处,一个质量相当于10亿倍太阳的超大质量黑洞正在"打嗝"——它喷射出的等离子体喷流,以 ... 宇宙探索06-04
-
宇宙探索·银河系以600km/s狂奔,终点在哪里? 「宇宙探索·宇宙大尺度流」——银河系以600km/s狂奔,终点在哪里?宇宙不是静止的:银河系正在高速穿越空间你可能以为银河系安安静静地悬浮在宇宙深处。事实恰恰相反:银河系正以约600 km/s(每小时216万公里)的速 ... 宇宙探索06-01
相关文章
- 央视炸裂官宣!南天门计划参数全曝光,中国空天时代呼啸而来
- 宇宙探索·活动星系核喷流——百亿光年外的宇宙超光速灯塔
- 2026最新解析:经典科幻《星际探索》—孤独宇宙中的终极自我探寻
- 2026最新解读:电影《星际探索》—宇宙孤独中的自我救赎深度解析
- 人类探索宇宙的前哨站,NASA公布雄心勃勃的月球基地新计划
- 宇宙探索·银河系以600km/s狂奔,终点在哪里?
- 宇宙探索·暗物质子结构问题—宇宙模拟为何"多了几千个卫星星系"
- 神舟二十三号载人飞船引发两岸热议 国台办:期待台湾同胞同大陆同胞一道探索浩瀚宇宙
- 国台办:期待与台湾同胞一道探索浩瀚宇宙
- 太空驻留200多天!神舟二十一号航天员创造了哪些成就
- 人类探索宇宙的意义到底在哪里
- 宇宙探索·银河系与仙女座星系的未来大碰撞
- 宇宙探索·天鹅座X-1:人类确认的第一个恒星级黑洞
- 宇宙探索·宇宙空洞——宇宙中最寂静、最空旷的巨型区域
- 即将发射悬念拉满!神舟二十三号乘组大猜想,香港航天员或创历史
- 宇宙探索·宇宙再电离——宇宙的"二次黎明"
- 宇宙探索·超新星1987A——中微子天文学的开端
- 今天神舟二十三飞船顺利对接空间站,耗时仅3.5小时!
- 宇宙探索·潮汐破坏事件——黑洞撕裂恒星的宇宙烟火
- 宇宙探索·霍金辐射——黑洞并非永恒,它也会慢慢"蒸发"
热门阅读
-
预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临 07-11
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
这6个神奇天体有很酷的名字 06-01
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
-
创生之柱是什么?(创生之柱给予了许多恒星生命) 12-25
精选文章
- 中国51区秘密基地,窃密必被抓(抓住就杀头)
- 中国空间站离地球有多少公里有多大,400公里/大约有110立方米 ...
- 2025年宇宙探索大爆发!月全食、火星冲日等,这些天文奇观别错过
- 黑龙江50万年死火山苏醒, 内含15%电量的巨大岩浆囊
- 中国“天宫”空间站将在2022年前后建成 呈T字型有三个舱段最多可驻留6人 ...
- 中国古代四大凶兽,四大神兽vs四大凶兽谁更强
- 新冠病患康复后,可能“精子减少或无精”
- 误会一辈子!破伤风其实是一种细菌跟生锈铁完全没关系
- 中国长征五号B遥一运载火箭全貌曝光 本月底在海南文昌航天发射场进行首次发射 ...
- 美国同步空间态势感知项目(GSSAP)军事间谍卫星多次秘密靠近俄罗斯和中国的航天器 ...
