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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:
找了好久终于找到这张粒子运动图:
目前探测到的宇宙最低温度是半人马座上的布莫让星云,温度只有1K,为-272.15℃。
回答于 2019-09-11 08:43:50
简单。
温度是由运动产生,运动越慢越低,越快越高。那么完全静止就是最低温度,因为不存在完全静止,只能无限接近,所以温度就有了下限。我们已知最快的是光速,所以温度又有了上限,但光速是不是就一定是最快的速度呢,只能说目前是,所以理论上温度是没有上限得。
再说说为啥高温比低温差距那么多。因为我们恰好是用水的冰点作为标尺得呀。问个问题,恒星上会有生命嘛?都没去过,无法确定,水熊虫就可以在很高的温度下存活。假设恒星上有智慧生命,我想可能他们会用某个我闷不知道的现象作为温度的标尺。那么,估计温度得上限和下限就差不多了。
回答于 2019-09-11 08:43:50
理论上,存在一个最低的温度,那就是绝对零度,其大小约为零下273.15摄氏度。另一方面理论上也存在一个最高的温度,那就是普朗克温度。按照现有的理论,这是物体能达到的温度上限了,没有比这更高的温度。
为什么温度没有上限,简单来说,粒子越快物体的温度就越高,只要粒子速度一致增加温度就会一直增高,偏偏在我们生活中接触到的速度也没有上限,所以温度没有上限。
但是温度的下限就不一样了,我们都知道速度是没有负数的,也就是当粒子速度处于静止的时候,那么温度就是最低的,但是随着科学的发展,科学家发现所谓的静止只是理想状态,根本不可能存在静止的情况,现实世界中最理想的静止,就是宇宙中的真空,而宇宙的真空温度恰好接近于零下273.15摄氏度。
其实,按照现在的科学解释,对温度的认识还是远远不够,有很多问题需要以后不断研究解决。
回答于 2019-09-11 08:43:50
对于温度我们,我们最直观的感受就是冷与热。对于我们人类而言,我们所能观察到的宏观世界的任何一个物体都有一个温度。我们平时很冷的时候总爱说一句“我已经冷的感受不到温度了”就是一句谬论,因为温度是客观存在的,“冷”这种感受也是温度的体现。
既然谈到了冷热感受,就有人会问了,我们的宇宙中存在所谓的最高温与最低温吗?或者说,温度有上下极限吗?
想要理解这个问题,我们首先需要理解温度的定义:温度是表示物体冷热程度的物理量,从微观上来讲是物体分子运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。所以当粒子的运动越剧烈,温度就会越高,当粒子运动越慢的时候,温度就会越低。
比如平时生活中,我们之所以感觉到开始烫手,就是因为水分子的运动更加剧烈,当这些剧烈运动的水分子与手接触时,水分子的能量就会被皮肤上的分子吸收,导致接触部分的分子运动变得剧烈,温度就会升高,从而刺激神经末梢,我们的大脑皮层就感受到了“烫”。
知道了这点,我们就能解释温度的上下限了。当粒子的运动速度慢到极限的时候,温度也会下降到一个极限,当粒子完全静止的时候,就是温度的下限了,这就是我们平常说的“绝对零度”——零下273.15℃。
但是到目前为止,科学家们还从未发现过绝对零度的状态,因为粒子的热运动是永远也不会停止的。这个客观事实意味着,绝对零度是一个理论的极限值,在实际中永远也无法达到。这是由量子力学所决定的,根据量子力学的基本原理——测不准原理我们可以得出这个结论。这是由德国物理学家海森堡提出的理论,也叫做不确定性原理:我们不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的不确定性,必然大于或等于普朗克常数(h)除于4π(ΔxΔp≥h/4π)。当粒子完全停止运动的时候,粒子的速度或者动能就为零了,这就意味着粒子的位置也是确定的,这违背了测不准原理。
那么温度有上限吗?很多人认为温度没有上限,因为粒子的剧烈程度是没有上限的。其实这样理解是不对的,温度是有上限的,其上限温度为1.4亿亿亿亿℃。这就是普朗克温度,以德国物理学家普朗克命名。这个温度是宇宙大爆炸发生后的瞬间温度,宇宙大爆炸后,宇宙温度在一个普朗克时间内达到了一个普朗克温度。
根据爱因斯坦的狭义相对论,光速是这个宇宙中物质运动的上限。宏观物质是由微观粒子构成的,当这些粒子的速度无限趋近于光速时,它的动能也会趋近于无穷大,这意味着物体的温度也会趋近于无穷大。
但是这里我们要注意,当温度高到一定的程度时,四大基本力就会统一,最倔强的引力就会与其它三大基本作用力统一,这就是宇宙大爆炸发生瞬间时的情况。引力,电磁力,强相互作用力和弱相互作用力在这种情况下会变得不分彼此,这时候,物质存在的基础就没有了,温度这个物理量也就没有意义了,所以不会有再高的温度了。因此,普朗克温度被定义为温度的上限。
既然温度的上限如此高,达到了1.4亿亿亿亿℃,那人类能够制造出的最高温度又是多少呢?很多人可能会想到我国最新的人造太阳,因为它达到了2亿摄氏度。但是不是的,人类目前达到的最高温是5.1摄氏度,这个温度比太阳的最中心还要热30倍。这个温度是1994年5月27号的时候,由美国新泽西州普林斯顿大学的等离子物理实验室制造出来的,在这里,科学家们通过使用托卡马克核聚变反应堆,利用氘和氚的等离子混合体制造出了这个人类最高温。
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