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为什么温度最低只有-273度,最高却能达到1.4亿亿亿亿度?
温度,宇宙,绝对零度为什么温度最低只有-273度,最高却能达到1.4亿亿亿亿度?
发布时间:2020-12-06加入收藏来源:互联网点击:
那宇宙的最高温度又是从哪里来的呢?
难道这个温度就对应的是粒子最高动能的状态?
宇宙的最高温度
宇宙的最高温度来自于宇宙大爆炸的初期。按照我们目前主流的宇宙学理论,宇宙应该是诞生于138亿年前的一次大爆炸。目前关于宇宙大爆炸的理论是基于标准宇宙模型而来的,相关的证据是哈勃观测到的星系红移、宇宙微波背景辐射、氦原子丰度。
这里补充一句,我们并不知道为什么发生大爆炸,更不知道大爆炸之前到底是什么。很多人以此来质疑标准宇宙模型。其实我们可思考一下,我们目前只是不知道,并不是说就不存在。这就好比,一个孤儿,他不知道他的父母是谁,那这会影响到他真实存在这件事吗?
其实并不会,我们现在所掌握的理论和证据就好比是证明了这个孤儿存在,只是我们没有掌握到为什么会出现这个孤儿和他父母是谁而已。
说回到正文,我们其实还不知道一件事,这就是宇宙大爆炸之后普朗克时间内发生的事情,这个普朗克时间是5.4*10^-44秒。这是因为我们目前的物理学理论无法描述这么短时间间隔内的变化。或者说,我们目前的物理学理论认为这个时间尺度是时间变化的最小单位了。 普朗克时间之后,宇宙所对应的温度就是目前我们所知道的宇宙最高温度,这个温度是1.4亿亿亿亿度,也就是1.4*10^32K。这时候的宇宙内部存在着都是高能光子。
随后,宇宙剧烈地膨胀,宇宙的温度随着空间的膨胀,温度逐渐降低,在这个过程中,各种粒子逐渐形成,又相互湮灭,循环往复,每10亿对正反粒子湮灭,会留下一个正粒子。这也是为什么宇宙是正物质构成的原因。 在宇宙大爆炸后38万年内,宇宙就像一锅粒子粥,其中各种粒子挤在一起,由于光子参与到电磁相互作用,因此,也被约束在其中。宇宙大爆炸后38万年,温度降低3000K左右,这时候原子结构得以形成,光子得以在宇宙中传播,成为遍布全宇宙的背景辐射,也被我们称为宇宙微波背景辐射。
如今我们还能探测这些光子,说白了就是宇宙大爆炸的余热,温度是2.72K。也就是说,宇宙的温度从138亿年前的1.4亿亿亿亿度一直降到了现在只比绝对零度高2.72度。
总结
宇宙的最高温度是1.4亿亿亿亿度,它是宇宙大爆炸后5.4*10^-44秒所对应的温度,随后宇宙的温度随着空间的膨胀而逐渐下降,直到现在只有2.72度。而宇宙中最低温度才是未知的,但是我们知道它是无限接近于绝对零度,而无法到达绝对零度。
回答于 2019-09-11 08:43:50
温度是人们定义的物理量,从起定义来源就可以值点钱,温度有最低温度,就是绝对零度,即-273度。
人们把物体的冷热程度用温度来表示,而绝对物体冷热程度的就是物质内部分子原子运动的快慢而已。科学家把物质内部分子原子完全停止运动的时候,定义此时的温度绝对零度,即最低温度。因为在这个温度下,一切都停止了运动,完全没有了能量的留动。所以,温度有个最低值。其实,按照这么个定义,温度也有个理论上的最高值,即物质运动永远快不过光速,所以物质的温度存在一个理论上的最大值。只不过即便是以远低于光速的速度运动,物质的温度也几乎高的数字都写不出来了。
我们的宇宙诞生于一个奇点,这个奇点本身物质能量的多少,以及自身的初始性质,决定了其爆炸后的温度。经过科学家计算,大爆炸后宇宙的温度达到了1.4亿亿亿亿℃。当然了,如果宇宙之外还有其它奇点爆炸形成其它宇宙,那么它们的奇点状态不一样,可能他们的温度和我们也不一样,比我们温度高10倍也有可能。
不过宇宙虽然有最低温,但想要达到却不容易。因为要物质完全静止,达到宇宙能量最低状态,太难了。
回答于 2019-09-11 08:43:50
温度越高 分子与其它离子体越发活跃 就会产生更高的能量相互作用 反之活跃度就越低 [呲牙]
回答于 2019-09-11 08:43:50
我看很多人认为宇宙最高温度是普朗克温度,为1.4亿亿亿亿℃,然而宇宙大爆炸前的奇点温度比普朗克温度高了n倍,它的温度可以有无限高,不过奇点内的世界不是人类的认知范围之内了。
理论上说,宇宙的最高温度是宇宙大爆炸初期的普朗克时间5.4×10⁻⁴⁴秒时的温度,约有1.4×10³²℃,就是1.4亿亿亿亿℃,这样的温度我是不敢想象。此时的奇点刚刚爆炸,聚集了所有的能量、热量及势能,粒子运动达到光速的上限,物体辐射出的电磁波达到普朗克长度,所以此时的温度达到上限了。
奇点的无限温度
不过依个人看法,奇点是个神奇的存在。这是奇点大爆炸后的粒子运动达到了最高速,而奇点大爆炸前是人类无法探知到的。奇点内甚至连粒子、空间与时间都化为了虚无,其中空无一物,在人类看来体积是0,却有着比普朗克温度更高的热量,有无限密度、能量、时空曲率…温度自然也是无限高,高到人类无法计算,所以奇点温度比普朗克温度还高得多。
目前人类探测到的是双中子星合并时的温度,高达3500亿℃。
宇宙最低温——绝对零度
由于热力学中的粒子运动能降到了量子力学中的最低值,也就是粒子处于静止状态,此时物质的温度会降至最低,为0K,也就是-373.15℃。
我们学过物理后就知道物质的温度,取决于内部的原子、分子等粒子的动能。由麦克斯韦-玻尔兹曼分布,粒子运动越快,温度越高。在理论上,如果粒子运动停止,变为静止,温度会低得不能再低,为绝对零度。不过根据热力学第二定律,任何空间都存在热量、能量,因此绝对零度只能无限接近,永远不能达到。
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