“溫度”是七大物理量之一,也是我們?nèi)粘I钪凶钍煜さ奈锢砹?,畢竟氣溫的高低對我們的生活可以直接造成影響,通常情況下,地球的整體氣溫不會有太大的波動,否則地球也不會是一個適合人類居住的星球。
但是在地球之外的宇宙中,經(jīng)常會有各種劇烈的溫度變化,我們都知道宇宙中的最低溫度是“絕對零度”,但是絕對零度是永遠無法達到的,那么宇宙中最高的溫度是多少?是否也存在一個理論上的溫度上限呢?如果存在,宇宙中的最高溫度又會有多可怕呢?
首先,我們需要明白一個概念,“溫度”的本質(zhì)是什么?對于人類來說,溫度是一個描述物體冷熱程度的物理量,但是從微觀的角度來看,溫度的本質(zhì)是分子熱運動的劇烈程度,溫度越高,具備的能量就越高,分子運動的頻率就越劇烈。
而宇宙中的最低溫度“絕對零度”-273.15℃,代表了一個物體上的所有分子停止了運動,進入了絕對靜止的狀態(tài)??墒菑睦碚撋蟻碚f,分子的運動不可能完全停止,因此絕對零度無法實現(xiàn)。
我們討論溫度是否存在上限,其實就是在討論分子熱運動的頻率是否有一個極限。地球內(nèi)核的溫度超過了6000℃,甚至可以和太陽表層的溫度相比,而太陽這樣的恒星核心的溫度可能高達15,000,000℃,但是這個溫度仍然不是宇宙中的最高溫度。
太陽這樣的恒星在宇宙中其實并不算熱,比太陽大的恒星有很多,當一些質(zhì)量是太陽數(shù)倍的恒星走到生命盡頭時,可能會變成一顆“中子星”,在中子星剛剛形成時,核心溫度可能高達10,000,000,000℃。
中子星不僅僅擁有超高的溫度,還擁有強大的引力,甚至足以扭曲光線和空間,而黑洞要比中子星的引力更可怕,但是黑洞本身的溫度并不高,根據(jù)霍金輻射,我們得出的黑洞溫度只比絕對零度高出一點,但是一些被黑洞吸引的物體在不斷旋轉摩擦的過程中可能產(chǎn)生很高的溫度。
人造太陽
那么人類創(chuàng)造的最高溫度是多少呢?說出來你或許不會相信,人類制造的最高溫度早已超越恒星表面的溫度,甚至比中子星內(nèi)部的溫度還要高。
美國紐約市布魯克海文國家實驗室在一個巨型核原子加速器中創(chuàng)造出了人類歷史上經(jīng)歷的最高溫度——4萬億攝氏度,雖然這個超高溫度只持續(xù)了一個瞬間,但是也向我們證明了宇宙中的超高溫度遠超我們的想象,分子的運動頻率也和我們認知中不同。
人類可以創(chuàng)造出四萬億攝氏度的高溫,這就證明宇宙中存在更高的溫度,那么宇宙中的極限高溫是多少?又會有多可怕呢?
我們都知道,如果實現(xiàn)“絕對零度”,那么一切都會被凍結,包括時間和空間的概念,而宇宙中的最高溫度甚至要比絕對零度還要可怕,因為溫度達到極致后,會摧毀一切,并不是和絕對零度一樣讓所有的概念靜止。
宇宙中的最高溫度是多少?其實科學家已經(jīng)給出了答案,那就是“普朗克溫度”,相信大家都聽說過“普朗克時間”,也就是最短的時間間隔一個時間量子,而宇宙中的溫度極限就是“普朗克溫度”,任何超比普朗克溫度更熱的東西都沒有存在的意義,因此超過這個溫度時,我們的物理法則就失去了作用,除了引力之外,任何概念都不存在。
普朗克溫度其實就是在宇宙大爆炸的第一個普朗克時間內(nèi)的溫度,也就是我們宇宙在大爆炸發(fā)生后,第一個最短的時間間隔中產(chǎn)生的溫度,大約10的32次方℃,這個溫度遠超四萬億攝氏度,隨著時間的推移宇宙才開始慢慢冷卻,直到30萬年后,宇宙的溫度才冷卻到了可以讓光線出現(xiàn)的程度。
處于普朗克溫度中的宇宙是什么樣子呢?我們都知道宇宙中存在四大基本力,強、弱相互作用和電磁相互作用以及引力,目前相對論和量子力學最大的問題就是無法把四大基本力統(tǒng)一,而在宇宙大爆炸發(fā)生之前,四大基本力處于超對稱階段,任何力都是 一種力,沒有任何的差別。
而在宇宙大爆炸發(fā)生后的第一個瞬間,也就是我們提到的“普朗克溫度”出現(xiàn)后,四大基本力中的引力已經(jīng)分離出來,而其他三種力仍然保持一體,也就是說,如果宇宙處于這個溫度不變的話,除了引力之外的一切都不會存在,但是這也是不可能的事情,溫度必然會隨著時間的推移和宇宙的膨脹降低,除非宇宙大爆炸沒有發(fā)生,一切都還是一個“奇點”。
宇宙中的最高溫度有多恐怖?人類其實很難理解,因為這個最高溫度只持續(xù)了一個瞬間,就開始急速降溫,讓我們的宇宙中的基本力開始逐漸成型,基本粒子開始出現(xiàn)。如果在普朗克溫度的狀態(tài)下,我們熟悉的物理規(guī)則是不存在的,甚至只有一片黑暗,雖然溫度超高,卻沒有光線存在,只有引力的存在證明著宇宙空間的存在,但是這樣的超高溫度無法維持,人類也不可能在未來創(chuàng)造出這樣的溫度,我們的宇宙整體溫度也只會下降。
你可以想象宇宙中的最高溫度有多熱嗎?歡迎在下方留言討論!