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為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

2019-02-11 15:52:46

直接給出答案吧,宇宙中最高的溫度是普朗克溫度,也就是1.4億億億億攝氏度。宇宙中最低是逼近絕對零度,也就是逼近-273.15℃。

因為宇宙曾經達到過最高的普朗克溫度,而沒有達到過最低的絕對零度。宇宙大爆炸得第一個瞬間的溫度就是普朗克溫度。

為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

按照麥克斯韋-玻爾茲曼分佈。我們已經知道溫度的本質就是微觀粒子運動程度的體現。微觀粒子運動越劇烈,其在巨集觀上的表現就是溫度越高。

比如,為什麼開水會讓你的手感到很燙?

為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

溫水水分子示意圖

那是因為開水內的水分子劇烈運動,當你的手觸碰到這些劇烈運動的水分子後,就會吸收它們的動能。導致手中的分子運動程度增大,並且刺激到神經,並感受到了燙。

為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

開水水分子示意圖

那麼最低溫度在理論上就是把微觀粒子的運動程度降到最低。

理論上最低的溫度就是沒有物質運動,沒有輻射的地方,這就是理論上的絕對零度。不過宇宙中不存在這樣的地方。宇宙空間本來就充滿著各種電磁波,即便再黑暗的地方,或多或少還是殘留著電磁波的。電磁波就具有能量,這些能量就是溫度的體現。

為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

如果宇宙中存在某一空間,並且完全真空,不存在任何光子。那麼這一空間的溫度就是絕對零度嗎?

答案當然不是,因為宇宙真空還存在狄拉克之海。也就是說真空不斷產生正反粒子對,並迅速湮滅,這就導致真空並不空,依舊存在著物質的運動。除此之外,在普朗克長度級別上,時空並不平滑了,並且存在量子泡沫,並伴隨著能量的改變。

為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

沒有哪一片真空區域完全脫離物質的存在。所以實際上,真實世界的最低溫度只能無限逼近絕對零度,而不能達到這一數值。

我們也可以根據德布羅意的物質波瞭解絕對零度

我們知道物質都是波粒二象性的。當然這也包括巨集觀物體,只不過波粒二象性在巨集觀世界極其不顯著罷了。

按照理論,物質溫度越低,其物質波波長就長,物質就更傾向於波,而遠離粒子性

為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

如果物質的溫度不斷降低,那麼粒子之間的物質波就長到可以大部分重疊了,這時候物質的粒子性就漸行漸遠。粒子性地不斷消退,意味著物質的運動程度越慢越低。

為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

理論上,物質的最低運動程度就是波粒二象性完全變成波,而喪失粒子性。但這是不可能的實現的。

就相當往一個體積無限大的盤中先放入一升水,並滴入一滴墨,起初墨水的濃度還是比較顯著的。可是隨著不斷往水盆中加水,只會導致墨水濃度越來越低,墨的存在基本就察覺不到了,就好像物質的粒子性隨著波長的增長而很難察覺到。但這不代表這盆水的墨水濃度為0。同理,物質波長很長不代表粒子性就沒有了。所以,絕對零度是達不到的。

為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

宇宙最高就是讓微觀粒子的運動劇烈程度達到最大值。

通俗一點說,也就是把微觀粒子的質量先劃分為無數個無窮小量,類似於微積分的概念。每個無窮小的質量以宇宙中最高的速度-光速運動。

為什麼宇宙最高溫度為1.4億億億億度,而最低溫度卻為-273.15℃?

這樣一來,也就是微觀粒子能達到的最大運動程度。

根據普朗克的溫度公式Tp=(ℏc^5/Gk²)½

公式中ℏ為約化普朗克常數,k為玻爾茲曼常數,G為引力常數,c為光速。從公式中可以看出來,引入光速就是確保物質的最大運動程度。

普朗克溫度大約是1.416808×10^32K。K為絕對溫標。開氏溫度與攝氏溫度的換算相差一個絕對零度。譬如0k=-273.15℃;1k=-272.15℃;1000k=726.85℃。所以普朗克溫度換算攝氏度大約為1.4億億億億攝氏度。

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∞ 條評論
  • 這1.4億億億億度的高溫,你是怎麼量出來的呢?

  • 看了所有回答,發現國人識字率是上來了,但科普之路任重而道遠啊……

  • 這個公式,我確實第一次看到,但是小編說的確實在理,唉,以前物理學了絕對零度,卻沒有給出解釋,也蠻遺憾的,感謝小編,讓我知道了以前老師都沒給我講過的知識,給你點個贊![玫瑰][玫瑰][玫瑰][玫瑰]

  • 所謂溫度只是人類自我臆想出的一個值,在宇宙法則中不認可

  • 因為人把水結冰的溫度設定為0度,所以最低溫才-273.15度,如果人類把鎢凝固的溫度設定為0度,那麼最低溫就可以達到零下幾千度了。那麼如果人類把矽原子發生聚變的溫度設定為0度,那麼最低溫就可以是-3000000000度了

  • 宇宙溫度區間這麼大,地球上的生物只能在-170℃∽400℃存在,其他星球的生物應該會更加耐熱,比如一億℃也應該會有生物生存,離子態


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