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众所周知 , 温度是表示物质状态的一个普通的物理量 , 从上小学的科学课堂上老师可能就介绍过温度这个物理量了 , 并且还做过简单的小实验 , 用温度计测量一下温度 , 对温度有了初步的概念 。 其实人类对于温度的了解经历了一个漫长的过程 , 也是在学习 。 在17世纪 , 那个时代的科学家对温度有了一定的解读 , 有这两种看法 , 一是“热质说” , 二是“运动说” 。
“热质说”认为 , 热质(或者叫热素)就是温度 , 它是一种没有重量的流质 , 温度高就是热质含量高 , 反之就低 , 并且啊 , 热质还可以流动 , 从多的地方流向低的地方 , 就像水往低处流一样 , 这样的话 , 就好解释一碗热茶由热变凉的事了 。
“运动说”比较有前瞻性 , 它认为热是构成物质的粒子的运动 , 这种看法与现在的看法有很大的相似性 。 现代传统观念认为 , 温度是分子热运动剧烈的程度 。 那么问题就来了一个 , 什么是热运动?先来说为什么会有热运动吧 , 物质由分子组成 , 有人还说分子还由原子组成呢 , 是的 , 但是这里只考虑到分子即可 。 既然运动 , 就代表有能量 , 这能量是什么?能量就是分子的动能与势能 , 有了能量就会运动 , 因为运动了 , 才有热 , 热是大量分子做无规则运动的一种宏观上的现象 。
回到题目上来 , 宇宙中的最高温度是多少?
看到这个问题 , 脑子里第一个答案便是恒星的温度 , 恒星是宇宙中的光源 , 也是行星孕育生命的条件 , 它的重要性不言而喻 。 宇宙中最高温度的恒星有多少度呢 , 大约210000℃ , 这颗恒星位于距离地球8500光年的远方 。 21万摄氏度已经相当高了 , 咱们的太阳表面温度才多少啊 , 仅仅5500℃而已 , 而它却已经高到了21万摄氏度 , 怎能不令人吃惊 。 其实 , 21万摄氏度只是很低的温度 。 在宇宙中 , 由恒星坍缩之后爆发形成的中子星 , 其表面温度可以达到上百万摄氏度 。
上百万的温度确实很高 , 可是在恒星内部 , 可以达到数千万度的极高温 , 然而这都不是宇宙中最高的温度 , 在宇宙创生伊始 , 那时的温度才是最高的 , 有多高呢?足足1.4亿亿亿亿度 。 为什么说宇宙创生的开始温度最高呢 , 这是根据宇宙大爆炸理论反推而来的 。 众所周知宇宙是膨胀的 , 并且从宇宙微波背景辐射上看 , 宇宙从开始到如今存在一个慢慢降温的过程 , 不断膨胀 , 不断降温 , 这说明了一个什么问题呢?在宇宙开端 , 宇宙一定足够小 , 温度足够高 。 在量子力学中 , 时间的最小变化单位是普朗克时间 , 即对应10^(-44)s , 在宇宙刚刚爆发的一个普朗克时间内 , 对应着宇宙最高温度即1.4亿亿亿亿度 , 从那时开始 , 宇宙就处在不断膨胀不断降温过程中了 , 直到如今 , 在太空中已经接近绝对零度了 。
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说到绝对零度 , 绝对零度是热力学理论中温度的最低值或者说下限值 , 这个值是理论的值 , 实际是无法达到的 , 为什么呢?因为要通过降温热传递的方式来达到的话 , 就必须有一个低于绝对零度的东西 , 以传递热来达到平衡 , 比绝对零度还低的这本就与理论自身矛盾了 。
有人会有疑问 , 温度有下限 , 那温度有没有上限呢?
在热力学温标里面 , 温度有上限 , 与绝对零度对应 , 温度最高上限叫绝对热 。 无论是绝对零度还是绝对热 , 人类都无法通过科技来实现 , 这似乎只有宇宙自身能够办到 。 普朗克温度1.4亿亿亿亿度只在宇宙创生伊始达到过 , 自此之后不会再出现了 , 它就是温度的最高天花板 。
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