宇宙最高温度是1.4亿亿亿亿度,为何最低温却只有-273度?

刻意的假装


温度的上下限其实很好理解,最简单的解释就是“分子运动越快温度越高,分子停止运动就是绝对零度”


然而分子层面的运动只是人类在生活中能感觉到的,事实上在人类感觉不到的原子乃至量子层间,运动都是无处不在的,用量子力学的话来说就是“真空不空”,我们肉眼看不见的量子涨落每时每刻都发生在宇宙中。

所谓的最高温度就是让包括分子在内的所有物质都接近光速运动,然而我们都知道有质量的物体想要逼近光速需要无法想象的巨大能量,所以迄今为止这种“最高温度”只在138.2亿年前宇宙大爆炸那一刻出现过。


在知道“最高温度”的情况下,“绝对零度”顾名思义就是所有物质都“绝对静止”,但这是不可能实现的,毕竟围绕原子核的电子处于量子态,我们无法知道它的精确位置,自然也就无法把它“停下来”

-273.15的绝对零度目前从来没有被“达到”或者观测到,宇宙空间的背景温度用绝对温标来表示的话是3k,但人类早在上个世纪就能在地球上制造3k低温了,1995年的时候物理学家还用激光陷阱制造出了2×10-8K(也就是绝对零度再往上高十亿分之二十度)的超低温。


前面虽然说到量子力学的存在让绝对零度变成了不可能,但天文学家在可见光波段外观测宇宙时曾经发现5000光年外的回力棒星云内温度达到了-272.15℃,造成这种情况的原因则是星云物质热膨胀导致的内能减少。

从现有的成果来看,人类在低温上的进度要远远快于高温,因为目前的人造高温还只能存在于实验中的托卡马克装置内,且从量级上和普朗克温度相比也十分逊色。


宇宙观察记录


理论上,温度并不存在上限,温度能够达到任意高的程度,可以远超1.4亿亿亿亿度。但温度存在一个理论下限,大约为-273.15摄氏度。那么,为什么温度没有上限?为什么宇宙中出现过的最高温度是1.4亿亿亿亿度?为什么温度又会有下限呢?

事实上,所有这些问题与温度的产生机制有关系。无论什么物体,从微观角度来看,它们都由原子、分子或者离子组成。根据相对论和量子力学,构成物体的各种粒子不是绝对静止的。因为相对论表明,宇宙中的参照系都是平权的,没有绝对静止的参照系。而且不确定性原理也禁止出现绝对静止的情况,一旦粒子绝对静止,它们的不确定性消失,其位置和动量会被完全确定下来。

因此,粒子必然会做永不静止的热运动。粒子热运动会让宏观物体产生热量,为了衡量这种冷热程度,就需要温度这个参数。粒子热运动的剧烈程度越大,平均动能越大,宏观物体的温度就越高。

理论上,当粒子热运动完全停歇时,温度将会达到最低的绝对零度。根据实验的测量,可以计算出最低温度约为-273.15摄氏度。在热力学中,最低温度被定义为0开氏度。

另一方面,虽然狭义相对论禁止有质量粒子的运动速度达到光速,但这并不意味着它们的动能不会无限增加。根据狭义相对论,随着粒子的运动速度无限趋于光速,它们的动能也会趋于无穷大,所以温度也会随之趋于无限高。

但在宇宙中,温度从来没有达到过无限高。根据标准宇宙模型,宇宙的最高温度出现在138亿年前宇宙创生的最初时刻,这个温度是普朗克温度,其大小约为1.4×10^32度,即1.4亿亿亿亿度。

在普朗克温度下,宇宙中已知的一切物质、原子和基本粒子都无法存在,已知的四种基本力将会统一在一起。在现有的理论中,人类所能理解和描述的最高温度是普朗克温度。如果想要知道比普朗克温度更高的温度是怎样的,需要量子引力理论。但迄今为止,广义相对论还未能完成量子化,它尚未与量子力学相统一。


火星一号


因为在到达-273度之前,任何气体早就液化了(严格应该说是-273.16度)

我说个故事你就明白了

在大约300多年以前,1662年的某时,波义尔的实验显示,在温度恒定的情况下,气体压力越大,体积就会越小。

体积越大,压力也会随之减少,就是说一个升,另一个就会降。

当温度升高时,气体体积也会增大。

然后就得出一个温度,体积和压力的定律,称为波义尔定律

当然这时候只是发现有关系,有多大的关系呢,还有待后人发现。

又过了100多年,1802年的某时,道尔顿和盖吕萨克发现一个有趣的事情

当温度在0度,压力不变的情况下,气体温度每升高一度,那么体积就会增加1/273

当把温度升高到10度时,体积就会增加10/273

当把温度降低到-10度时,体积就会减少10/273


而且这个结论通用于一切气体,不管什么空气,氮气,氧气,还是霉气......


也就是说当温度下降至-273度时,体积就会变成0。

0是自然数中最小的数了

体积怎么也不该变成0了,所以这就是体积的终点了,没有下降的空间了

所以这就是绝对零度-273


量子猫



大多数人都熟悉绝对零度,它是零下273.15摄氏度,根据我们所知的物理定律,这是有史以来可能达到的最低温度。



这是因为当每一缕热能都被吸走时,这是一个实体所能达到的最冷温度。物理学家承认,他们永远无法达到可想象的最冷温度,也就是绝对零度,很久以前的温度被计算为零下273.15摄氏度。对物理学家来说,温度是原子运动速度的量度,是它们能量的反映——绝对零度是指绝对没有热能可以从物质中提取出来的点。



即使是宇宙中已知最冷的物体不像绝对零度那么冷。



但是绝对热呢?根据传统物理学,这是物质能达到的最高温度,据测量精确到1,420,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000摄氏度。


这当然很荒谬。我们所知道的唯一接近绝对高温的是宇宙大爆炸时的温度。



人类在最高温度的最大成就:5,500,000,000,000摄氏度,科学家通过在瑞士的大型强子对撞机中使铅离子相互碰撞而得以实现。


军机处留级大学士


宇宙中理论最高温度是普朗克温度,指得是宇宙大爆炸开始后的第一个普朗克时间内宇宙的温度,在这个时间段内宇宙的尺寸几乎为零,聚集着宇宙中的总质能,压力和热量几乎都是无限大的,因此这一时间段温度最高可以达到1.42×10^32K(开尔文),也就是1.4亿亿亿亿开尔文


而宇宙中的最低温度指得是绝对零度,实际上是热力学上的最低温度为-273.15℃。从热力学的角度来考虑,一个物体外在体现出温度,那么微观角度上来看与原子、分子的平均动能有关,根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布平均动能越高,物质温度就越高。

如果物质微观原子、分子的平均动能有一个最低限制,表现出的温度就是绝对零度。理论上来讲当微观粒子彻底静止的时候温度最低,但是根据量子力学这种情况并不存在。这是理论上的最低温度,现实生活中发现的最低温度是回力棒星云,在半人马座方向距离地球5000光年。温度为-272.15°C,只比绝对零度高个一摄氏度左右。

宇宙中既有最高温度,也有最低温度,这些都有理论上的支持,目前的实际观测发现也是如此,尤其是最低温度打破不了绝对零度。而最高温度是否为1.4亿亿亿亿度,目前就无法确定了,但只能说目前没有发现而已。地球内部的温度可以达到6000开,一般恒星内部温度可以达到十几万开,而超大质量恒星内部温度可以达到数十亿开,但是这些高温与普朗克温度还是差的很远。


再有的是最低温度和最高温度差别很大,主要是与人类设置的“零度”有关,才会体现出最低温度是零下几百摄氏度,而最高温度是零上1.4亿亿亿亿摄氏度。


科学黑洞


从宇宙大爆炸的层面来看,宇宙的起源和演变是质点发生了大爆炸,炸开了宇宙这个巨大的时空。大爆炸引起高温,因此宇宙温度就存在了,而且温度和时间、空间一直在变化。

宇宙最高温度1.4亿亿亿亿度,也被称为普朗克温度。

宇宙诞生138.2亿年来,普朗克温度只出现过一次,那是在宇宙大爆炸后一个普朗克时间后,那时候整个宇宙只是一团温度极高能量,任何物质和物理定律都还没有诞生。

宇宙最低温度也被称为绝对零度,准确值是-273.15摄氏度,但绝对零度只存在于理论上。

现实世界中由于量子力学的存在,物质的最小结构永远无法实现绝对静止,因此绝对零度是永远无法达到的。目前科学家们生成的最低温度仅仅比绝对零度高0.5纳开尔文,但真正的绝对零度就像真空光速一样无法被达到更无法被突破。

为什么宇宙的高温和最低温度相差这么大?

众所周知,世间万物都是由原子和分子组成,我们可以将它们称为粒子。当粒子的动能越大,物质的温度也就越高,粒子之间的动能可以不断加速,没有上限的值。当温度要降下来时,粒子正好相反,需要做到动能为零。因此,分子原子往下,只能无限逼近于零下273.15度这个值,分子原子往上却能不断接近最高温度为1.4亿亿亿亿度。

有的人可能会说:宇宙真空中也有分子原子吗?答案是:宇宙中不存在绝对的真空。任何空间都有物质粒子存在,所以温度的变化是往上升的空间远比往下降的空间要广阔无数倍。


科学Science


宇宙不存在最高温度,但是它的最低温度却是-273度。

为什么它的最低温度是-273度却能够存在呢?这很难令人费解!情同此理,人同此心 ,本人也有同感!

不过经过自己的反复玩味,本人从象数思维方式的角度觅得了解释这个问题的答案,现在提供给大家,希望博得大家的会心一笑!

-273度之所以能够存在,因为它是物质有无,或阴阳存在的分界线温度。物质在-273度以上运动,我们还能够观察到它的踪影,但是在-273度以下,运动的任何物质我们都观察不到了。也就是说在-273度以上为有,为阳的世界,-273度以下为无,为阴的世界。那么这样一来-273度就自然形成为阴阳分界线的温度了。

既然如此,现在我们来仔细看看-273这个数字。其左边的2数在民族传统文化中为阴的符号象数,其右边的3数是阳的符号象数。中间的7数侧身一下就是一个尖形的山⛰形象,蕴意自然就是一个分界线了。现在我们再来看-273数,阴的符号象数2在山⛰的左边,阳的符号象数3在⛰的右边,那么这样一来-273数就自然形成为阴阳界的符号象数了吧!?

以上鄙人以形象思维与逻辑思维相结合的象数思维方式,把-273数的形象诠释至此,其中妙趣横生,道理就不需要我再多说了,由读者自己去品味吧😄!


易境2


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。





FFP68241816


答:根据物理理论的推断,我们宇宙是存在最高温度和最低温度的;由于我们把水的三相点定义为273.16K,在摄氏温度中把冰水混合物定义为0℃,所以最低温度就为-273.15℃,最高温度为1.416833*10^32 K。


在物理学中,温度的本质是微观粒子的不规则运动,当微观粒子完全静止时温度达到最低,也就是0K,或者-273.15℃,但是量子力学和热力学都认为,绝对零度不可达到,我们只能无限去接近绝对零度,目前,实验室能制造的最低温度低至0.000000001K。

根据宇宙大爆炸理论,在138亿年前,我们宇宙在大爆炸发生后的第一个普朗克时间,宇宙的所有能量都集中于一点,此时的温度叫做普朗克温度,数值高达1.416833*10^32K,也就是1.4亿亿亿亿K,为宇宙最高温度。

此状态下四种基本作用力已经统一到了一起,甚至亚原子粒子还未形成,目前实验室利用对撞机可以制造出10万亿度的瞬间高温,与宇宙最高温度还差了20个数量级。

温度的度量尺度是人为规定的,如果从纯理论角度出发,开尔文温标是最合理的,定义最低温度为0k;而摄氏温标是为了方便人们使用制定的,定义标况下冰水混合物为0℃,水的沸点为100℃。

对于外星文明而言,对温度的定义可能与人类完全不同,最低温度和最高温度的数值可能存在差异,但是本质上最低温度和最高温度都是存在的,因为这是物理学定律决定的,与你如何定义温度没有任何关系。

温度的范围非常广,但是人类能接触到的温度范围非常有限,宇宙中几个标志性的温度如下:

(1)最低温度0K(-273.15℃);

(2)水的三相点温度273.16K(0.01℃);

(3)太阳表面温度5500K;

(4)太阳核心温度1500万K;

(5)氢弹爆炸中心的瞬间温度可达2亿K;

(6)刚形成的中子星表面温度可达60亿K;

(7)超超星星爆炸的核心温度可达100亿K;

(8)目前人类制造的大型对撞机,可以产生10万亿K的瞬间温度。

(9)宇宙大爆炸初的最高温度为1.4亿亿亿亿K。


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艾伯史密斯


宇宙并不存在最高温度的说法

按照目前的主流理论,宇宙起源于奇点的大爆炸。而奇点具备以下三个特点:

  • 密度无限大;
  • 空间曲率无限大;
  • 温度无限高

也就是说,宇宙并不存在温度的上限

随着宇宙大爆炸之后,空间发生膨胀,随着膨胀进行宇宙的整体温度是在逐渐下降的。宇宙大爆炸的余热,我们叫做宇宙微波背景辐射,如今还在宇宙中传播,他们作为背景辐射,目前还保持着2.7K的温度,用我们现在的探测器可以很好地获得宇宙微波背景辐射的信息。

我们也很容易发现,2.7K其实已经很接近绝对零度的,绝对零度在开氏温标下是0K,换算一下我们常用的温标,也就是-273.15℃。

最低温度是咋来的?

既然没有最高温度,那为什么会有最低温度呢?

研究“热运动”的是热力学,而热力学也有几大定律,其中热力学第三定律是这么说的:

不可能通过有限过程,系统冷却到绝对零度。

其实就是在说绝对零度不能达到的,所以宇宙中的最低温度应该就是绝对零度。

可能你要问这到底凭啥呀?其实这背后有坚实的理论和实验作为支持。

在经典物理学当中,温度说白了就是热,本质上是分子的热运动的剧烈程度。也就是说,温度越高,总体上分子的运动得越剧烈,我们可以用分子的平均动能量来衡量,也就是说,温度越高,分子的平均动能越高。

换句话说,对应的最低温度就应该是分子的平均动能降到最低的时候,按照量子力学的不确定性原理,分子和原子虽然还不至于不动,但当温度降低极致时,它们应该是在原地振动的,这时对应的温度就是绝对零度。

不过,绝对零度不可能达到,它只存在理论当中。这是因为,我们对于物体进行降温,最常见的办法就是拿一个温度更低的来匀一匀,如果要用最常见的方式来给一个物体降到绝对零度,这就意味着我们得拿一个比绝对零度的温度还要低的东西来匀。

可问题是,绝对零度已经是理论上的最低温度了,如何再去找比这个还要低的温度的物质?因此,从最常见的方法来看,绝对零度是根本做不到的,这也是为什么会有热力学第三定律的原因。

很多人以为太空是绝对零度的,但并非如此,宇宙其实很空旷的,我们可以根据广义相对论和宇宙学原理推导出宇宙的密度,这个水平大概是一立方米还不到一个氢原子的水平。所以,外太空实际上并不能很好地体现出温度来,原因就是粒子数太少了。所以,太空并不是绝对零度,由于宇宙微波背景辐射的存在,我们甚至可以认为宇宙就是2.7K的。如果有宇航员在外太空遭遇了意外,比如宇航服破了,那宇宙并不是被冻死,而应该是由于气压太低,导致体液沸腾,肺泡破碎而死。

当然,要打破热力学第三定律也可以很粗暴,就是你真的弄出一个绝对零度的物质,那就打破了。这其实和打破相对论是一个道理,相对论的基础假设光速不变原理,推导出信息、物质、能量不能超光速,所以我们只要直到这三者超光速的情况就行。不过,100多年来,还没有人做到这一点。

同样的,挑战热力学第三定律的科学家也有很多,他们试图利用激光还把分子和原子的热运动都减缓下来,但是目前在实验室当中还没有人能做到真的把温度降到最低零度,只是都在无限接近而已。


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