03.03 4万亿摄氏度是什么概念?

五月的田野


要想了解4万亿摄氏度是什么概念,首先要先明白温度的概念。温度是表示冷热程度的物理量,在微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。换句话说物体分子运动速度越快,表现出来的温度越高,那么停止运动就应该是宇宙间的最低温度,人们通过实验并外推得出理想气体的热膨胀率为1/273.15,因此确定零下273.15℃为绝对温度(开氏温标)零度。这是最低温度的极限。那么宇宙间存不存在最高温度的极限?以前人们常常认为温度无上限,因为人们总是在创造一个又一个的最高温度记录。实际上由于光速限制原理,理论上在一定压力下,粒子的运动速度都接近光速的时候,能量也趋近于无限大那就是温度的极限,也就是绝对的最高温度。下面通过对比来看一看这些高温度到底是什么概念。

经科学家的验证最佳生活温度:

居室 20――25℃;

洗澡水 34――39℃

饭菜温度46――58℃

……

这是我们对温度概念的生活体验,在这个体验的基础上咱们来说说太阳的温度,因为太阳是人们心目中认为的自然界的高温度,


太阳的表面温有6000℃,日冕这些等离子体的温度却高达一百万摄氏度,而太阳中心的温度高达一千多万摄氏度,是目前核聚变所需的最低温度,而人类制造的氢弹所需温度至少上亿摄氏度,因为它没有太阳那样的引力约束,只能是高温度。怎样达到的?是在氢弹的核心先放一个原子弹,引爆原子弹产生的高温再引发核聚变。

至此温度已经达到了1亿度,离4万亿度还差了不少。好,咱们接着再来看人类还创造出多高的温度:

托卡马克示意图

1994年5月27日,美国新泽西普林斯顿等离子物理实验室中的托卡马克核聚变反应堆利用氢的同位素氘和氚的等离子混和体创造出5.1亿摄氏度高温,比太阳中心温度高了30多倍,这是不是就是人类创造的最高纪录了?不,


相对论重离子加速器

2010年位于美国纽约长岛的布鲁柯黑文国家实验室的顶级科学研究设备――相对论重离子对撞机(RHIC)将两束金离子束各自加速到光速后对撞,产生夸克――胶子等离子体的温度高达4万亿度。是太阳中心温度的25万倍,这应该就是题主所说的4万亿摄氏度。据说2012年时曾瞬间达到5.5万亿度,这是迄今为止人类制造的最高温度。2013年物理学家们已经可以观察到宇宙大爆炸短暂时间内出现的“接近完美”的物质形态。有的专家甚至警告这台对撞机能制造出迷你黑洞和奇异物质,或毁灭世界。


4万亿摄氏度的高温物质已经不是质子中子原子,更不是分子了,早已经超越传统的温度是分子热运动的概念了。它们是一些由夸克和胶子组成的等离子体甚至流体了。它们曾出现在宇宙大爆炸瞬间。那么这么高温度是怎么测出来的?这些高温的物质又是存放在什么地方?科学家告诉我们这个温度数据是根据参入碰撞的粒子的能量算出来的,也可以观测到与这个温度相关的现象,比如电磁辐射。至于这些高温物质是放在对撞机的管子里,这么高的温度为什么管子没融化?


这就需要明白温度和热是两回事的科学事实。打个比方,上面说过洗澡水40℃左右最舒服,假如泡温泉50℃会觉得烫得不行了,可蒸桑拿的室温有80℃,我们也不会被烫伤,,这是因为温泉的水分子的密度比桑拿房气体的密度高的多,它能把更多的热量即分子的动能传给人体,所以感觉50℃的温泉比80℃的桑拿“热”。同样的道理,对撞机里的高温物质也不会融化管子,因为对撞机里的高温物质很少。温度只是粒子运动平均平动动能的标志和体现。平均动能值再高,粒子数少照常不“热”。所以我们一定不要把温度和热量当做一回事,所以4万亿℃高温只是粒子平均动能极高的体现的概念。当然前提是很少的量。

4万亿℃并不是宇宙间的最高温度,理论上是普朗克温度,数值为1.416833(85)×10^32K,为宇宙大爆炸1普朗克时间后的温度。


物原爱牛毛1


四万亿摄氏度会非常可怕。

我们都知道,物质会不断的向外辐射热能。这个功率与温度有关,比如说人体,单纯的热辐射功率,大约有500瓦。这个数字看起来很大,但因为环境也会向我们辐射,所以我们实际的散热功率会远低于此。

回过头来看四万亿摄氏度的物体。假设我们有一个乒乓球大小的四万亿摄氏度的物体,它的辐射功率有多大呢?

有1.36x10^40瓦!

这是什么概念呢?你如果站在它面前,距离一米,只需要10^-32秒就会沸腾、烤熟!

那需要站多远才比较安全呢?就按承受功率500瓦来计算,我们要想不被它烤熟,需要距离多远呢?

答案非常惊人:需要有地球到太阳距离的一百万倍!

也就是155光年!

所以如果想要在地球上制造这么高温的东西……你可得想好了,就算是乒乓球的大小,也足够把整个地球烤熟。


章彦博


人体正常体温大约37℃

普通打火机的外焰温度大约600℃

家用天然气火焰温度大约1500℃

金属中熔点最高的钨熔点3410℃

人类已知熔点最高的物质钛合金熔点4215℃

地核内部最高温度6800℃

太阳中心温度2000万℃

氢弹爆炸的瞬间温度超过1亿摄氏度,持续时间极短

人类创造过能够持续的最高温度5.1亿摄氏度,1994年在美国创造的核聚变温度

2010年,科学家通过金属离子对撞生成了夸克-胶子汤,人类创造了最高的瞬时温度约为4万亿摄氏度,通过红外辐射记录下的最高温度,不过只持续了10的负15次方秒数量级的时间。在这个温度下物质将难以凝聚在一起,原子间和原子内部的电磁力和相互作用力都会消失,物质只能以夸克的状态存在。

而理论上宇宙最高的温度是普朗克温度,也就是宇宙大爆炸瞬间所产生的最高温度,数值上是1.4168×10的32次方温度,也就是1.4亿亿亿亿摄氏度。这种温度已经无法用语言来形容了,只能用数值体现了。


科学薛定谔的猫


首选,简单来了解一下什么是温度。在日常生活中,我们通常用温度的高低来表示物体的冷热程度。那么,物体为什么会表现出有冷有热的感觉呢?物体的温度是哪里来的呢?这就要追到组成物体的微观粒子,这些粒子始终处于热运动之中不会停下来,它们的热运动剧烈程度决定了物体的温度高低。因此,粒子的平均动能越大的物体,其温度就越高,反之亦然。

回到问题中来,4万亿摄氏度(以下简称度)是什么概念?我们可以用不同物体的温度来做个比较。理论最低温度为绝对零度,其大小为−273.15度;宇宙的平均温度为-270.45度;水在标准大气压下的冰点为0度;人体感到舒适的温度大约为23度;水在标准大气压下的沸点为100度;金星表面的平均温度为460度;铁水的温度为1500度;白炽灯的温度为2200度;太阳表面和地球核心的温度为5500度;闪电的温度为2.8万度;典型中子星的表面温度为60万度;太阳核心的温度为1570万度;当大质量恒星耗尽核燃料后,在引力坍缩的作用下将会发生超新星爆发,其核心温度能够急剧升高至1000亿度;双中子星碰撞时产生的温度高达3500亿度;相对论重离子对撞机把两束高速运动的金离子撞击在一起,产生的温度可达1万亿度;目前人类得到的最高温度由大型强子对撞机产生,利用高速运动的质子和原子核之间的碰撞,产生的温度高达10万亿度,已经超过了4万亿度。

不过,这还不是温度的尽头。随着粒子的运动速度趋近于光速,温度也将趋于理论最高值——普朗克温度,其大小为1.42亿亿亿亿度。当温度趋于这个数值时,引力将会变得与另外三种基本自然力一样强,并且四种基本自然力将会统一成一种力,这正是在宇宙大爆炸后1普朗克时间所出现的场景。


火星一号


4万亿摄氏度是什么概念?咱们先来对比一下。

一:这个季节里,春暖花开,白天温度大概20摄氏度左右,人体感觉舒适。夏季时就算温度为37摄氏度吧,这时不开空调人已经无法忍受了。超过50摄氏度人大概就无法生存了。

二:在标准大气压下,沸水的温度是100℃,做饭时可以感觉到,溅到手上很烫的。

炒菜时的食用油,沸腾时它的温度可以高达200℃以上,溅到手上一下就是一个水泡。

三:金属锡,柔软,易弯曲,当温度达到232℃时就足以熔化了。

四:金属铁,600度的时候铁是呈暗红色;800度的时候铁是呈橙红色;900度以上的时候铁是呈橙黄色至亮黄色。继续升温到1560摄氏度时,金属铁呈液态。

五:已知熔点最高的物质“铪合金”,熔点熔点也不过4200℃左右,距离4万亿还差的远。

六:太阳温度,表面温度:约5500摄氏度,这个温度已经可以融化地球上的一切物质了,其中心温度更是高达5000万摄氏度,在这样的温度下,一切物质只能以气态存在。但是这个温度依然与4万亿差的很远。

七:天体超新星爆发核心的温度为20亿摄氏度,4万亿摄氏度热到什么程度呢?在那样的温度下足以熔化质子和中子,质子和中子由更小的夸克和胶子构成。这两种粒子的预期熔化温度为2万亿摄氏度。4万亿摄氏度高温度下,所有物质都将分解为“汤”,就像宇宙经由大爆炸形成后最初百万分之一秒所处的情形。


萌萌最萌


4万亿摄氏度是什么概念?

基本上这些对于我们“正常人”只是一个数字概念,而对于科学工作者却有着非同凡响的意义,2010年纽约长岛的重离子对撞机将两束接近光速的金离子对撞,产生了有史以来人类制造过的最高的温度:4万亿摄氏度!

位于美国纽约长岛的布鲁柯国家实验室相对论RHIC对撞机,在2010年创造了这个记录,使用的是两束金离子

金离子对撞的科学参数,左图是RHIC的200GeV/c的金-金碰撞Φ-介子的椭圆流和K-介子、Λ-重子的椭圆流的比较,当然我们在本文中并不关心这些数据,而是其能达到的最高温度!在同一个对撞机里,在2012年的时候达到了5.5万亿摄氏度.....

我们一般焊接操作的氧乙炔火焰能达到的温度大概是3000度左右,电焊的电弧中心可能会更高一些,约6000度以上,与太阳表面温度差不多.....

太阳的内核温度约为1500万度,中心压力超过3000亿个大气压,因此在这个“低温”下可以聚变!

中子星的温度为60亿度以上

超新星爆发时核心超过100亿度

宇宙大爆炸后第一个普朗克时间,温度为1.4×10^32度

普朗克时间为最小的时间单位,没有比这个再小的时间单位!

温度只是微观粒子热运动的宏观表现,4万亿摄氏度下,将不再存在元素的概念,电磁力和弱相互作用已经不再,这时候夸克稳定存在,自由质子和中子能稳定存在,但这些粒子间的运动接近光速!我们难以想象这是一种何等的存在........


星辰大海路上的种花家


4万亿摄氏度是什么概念,我在脑海里想象了一下,都感觉要发烧了……😂

题主会提出这个问题,或许是因为在哪里看到与“4万亿摄氏度”相关的新闻:一个国际科研小组,为了研究宇宙起源,在实验室环境里用重离子对撞机模拟宇宙大爆炸,创造出了4万亿摄氏度的超高温度记录。超出太阳中心温度的25万倍!

温度通俗来讲是指物体冷热程度的物理量,但本质上是物质运动的剧烈程度。物质运动趋于静止,温度接近绝对零度,物质运动越剧烈,温度越高。而影响物质运动剧烈程度的主要因素则有:压力、速度、密度。温度数值与这几个物理量成正比。

我们目前已知速度极限是光速,压力极限还没有具体数值(也许有,我孤陋寡闻不知道),密度最高的天体是中子星,但理论上比中子星密度还要高的是黑洞(由于黑洞还不能直接观测到)。那么理论上能产生最高温度的宇宙现象应该是两个黑洞以光速对撞。

至于宇宙大爆炸所能达到的温度,我始终认为那只是数据推导。 好吧,其实我只是来凑热闹的,专业回答请看其他大神的。(❁´ω`❁)


姝子


四万亿度,对普通人来说,没有什么意义。不过,对于物理学家来说,会感觉很有意思。人类实验室目前只能制造几亿度的高温,而且只能延续几个飞秒(1个飞秒为1000万亿分之一秒)。 4万亿度,地球上是做不出来的。恒星也不是不行的,恒星最高的温度,不能超过太阳温度的10倍。如果温度过高,恒星是不能形成的。达到4万亿度,由于粒子振动的太过于激烈,以至于元素都不能形成,核反应也自然不会发生,只有电子、质子等基本粒子可以维持。

这样的场景,已经比“地狱”更加残酷几千几万倍,恐怕“地狱”都会被这样的极端高温所摧毁。也只有在宇宙刚刚诞生之后不久,才可能达到这样的高温。只要知道今天热辐射的温度,就可以反推宇宙刚刚诞生不久的温度是多少。计算得知,宇宙在诞生之后第一秒,温度是100亿度,而4万亿度,必须是在宇宙诞生之后的0.0001秒才能发生。4万亿度还不是最高的温度,普朗克温度才是理论上最高的。宇宙诞生之后的第一个瞬间温度,就是普朗克温度,没有其他温度值可以高过它。在此时,所有的基本力都被统一,也没有物质存在。


怀疑探索者


只能说,4万亿度(甚至更高)是一个我们无法直接感受理解的问题,不要说4万亿度了,就是4万度的温度环境我们也很难想想象到,现实中也很难出现!

温度是衡量物体冷热程度的度量,具体指物体内部微观粒子运动剧烈程度的高低,运动越剧烈,温度就越高!

当然,肯定有人会问4万亿度的数字是怎么来的?当然不是温度计去测量的,人类拥有的是智慧,而且科学史上大部分的发现也不需要亲眼看到亲自做到才可以,可以通过间接的观察根据现有理论计算得出!

比如说太阳表面温度5800摄氏度,核心温度1500万度,这些数字是怎么得出来的?科学家们拿着温度计飞到太阳旁把温度计插入太阳得出的?

有句话说的好:无知者无畏!而且无知者常常自以为是!对于自己不能理解的东西都说成是“胡思乱想”!

所以莫要纠结4万亿度到底是一个什么概念,它只是一个通过数学计算得出来的数值!

现实中科学家们甚至能创造出比4万亿度更高的温度,比如在大型粒子对撞机里让质子等微粒以接近光速相撞。有人肯定会问如此高的温度为何没有完成任何影响?

因为时间太短,只是一瞬间,而且物体本身又太小,只是微观粒子,所以几乎不会有任何影响!

那么理论上有没有最高的温度上限存在呢?

确实存在,它就是普朗克温度,可以认为是温度的基础上限,科学家们认为任何试图推测比普朗克温度更高的东西都毫无意义,同时它也是宇宙大爆炸后第一个瞬间温度(也就是第一个普朗克时间的温度)!

普朗克温度究竟有多高,大约等于T=1.416833× 10的32次方K(K=273.15+°C)


宇宙探索


答:4万亿度时,只有质子、中子、光中微子和电子等,非常基本的粒子能稳定存在。


宇宙大爆炸模型中,有个暴涨理论,该理论描述:

1、在宇宙大爆炸后10^-12秒,温度为1000万亿度;

2、在宇宙大爆炸后0.01秒,温度为1000亿度;



4万亿度在这两个时间点之间。


除宇宙大爆炸外,人类也能在极短时间内,产生超过4万亿度的温度:

1、太阳内部温度1500万度;

2、红巨星内核温度可达1亿度;

3、氢弹爆炸时的瞬间温度,数亿度;



4、中子星内核温度极限为60亿度;

5、大型恒星的超新星爆炸,内核温度可达100亿度;

6、人类创造过的最高温度,2001年4万亿度;2012年提高到了5.5万亿度,持续时间数飞秒;

7、宇宙大爆炸后第一个普朗克时间,温度1.4*10^32度,即是1.4亿亿亿亿度;


根据量子力学的观点,当温度高于30亿度时,中子和质子可以逃脱核力束缚,变得不稳定。



4万亿度时,普通物质将不再存在,电磁力和弱相互作用已经分离,夸克这时候能稳定存在,自由质子和中子能稳定,它们都以接近光速进行运动,碰撞十分剧烈。



不过话说回来,温度是微观粒子热运动的宏观统计现象,如果处于4万亿度的粒子数少,持续时间短,那么这么高的温度也无法用于实际(比如聚变点火,裂变点火等等)。


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


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