为什么温度能够达到1.4亿亿亿亿度,最低仅-273.15度呢?
温度是表示物体或系统的冷热程度,也就是物体内分子热运动强度的物理量,那么知道在宇宙中温度上限可以达到多少度,最低下限可以降至多少度吗?
理论来说上,温度其实没有上限,它可以达到任意高度。因为从微观世界来说,衡量温度是粒子运动的剧烈程度,也就是粒子运动越快,温度就会越高。而这种运动可以随着能量的增加而增强。
在狭义相对论的框架内,虽然有质量的粒子不可能达到光速,但它们的动能可以无限增加。当粒子的运动速度无限趋于光速时,其动能也会趋于无穷大,因此温度也会随之趋于无限高。
不过在宇宙中温度并没有达到过无限高,因为温度不存在上限,也仅仅是理论而言,目前人类已知可寻的最高温度,便是出现在138亿年前宇宙诞生的最初时刻,即宇宙大爆炸开始的第1个普朗克时间中宇宙的温度,也称普朗克温度,科学家根据现代宇宙模型理论计算,在大爆炸的那一刻,其温度大约达到了1.4亿亿亿亿度左右。
在这一温度下,起初宇宙中的一切物质、原子和基本粒子都还不存在,并且已知的四种基本力也还统一在一起。之后随着空间的不断膨胀温度下降,宇宙中便再也没有出现过如此高的温度。
说完宇宙的最高温度,接下来我们说说温度的下限。温度虽然没有上限,但是它却存在一个理论下限,也就是绝对零度,即-273.15摄氏度。不过绝对零度是我们永远不能触及的,之前我们说到,物体的温度都是由内部粒子热运动决定的。粒子的热运动越剧烈,平均动能就越大,那么宏观物体的温度就越高。相反,当粒子热运动趋于停歇时,温度就接近绝对零度。
而根据量子力学认为,构成宇宙万物的各种微观粒子都拥有不确定性,其位置和动量永远处于变化之中,并且永不停止,也就是说量子力学的不确定性原理禁止绝对静止的状态,如果说粒子一旦停止,其位置和动量将被确定,这显然违背了量子力学的不确定性原理。
同时根据热力学第三定律认为,“绝对零度永远无法达到,只能无限接近,因为任何空间必然存在能量与热量,。因此绝对零度我们永远也无法触及的!
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