為什麼溫度能夠達到1.4億億億億度,最低僅-273.15度呢?
2024/08/04

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溫度是表示物體或系統的冷熱程度,也就是‬物體‬內‬分子‬熱‬運動‬強度‬的‬物理量,那麼‬知道‬在宇宙中‬溫度上限‬‬‬可以‬達到‬多少度‬‬‬,最低‬下限‬可以‬降至‬多少‬度‬嗎‬?

理論來說‬上,溫度其實‬沒有上限,它可以‬達到任意高度‬。因為從‬‬微觀世界‬來說‬,‬衡量‬溫度‬是‬粒子‬運動‬的‬‬劇烈‬程度‬,也就是‬粒子‬運動‬越快‬,溫度‬就‬會‬越高‬。而這種運動可以隨著能量的增加而增強。

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在狹義相對論的框架內,雖然有質量的粒子不可能‬達到光速,但它們的動能可以無限增加。當‬粒子的運動速度無限趨于光速時,其動能也會趨于無窮大,因此溫度也會隨之趨于無限高。

不過‬在宇宙中溫度并沒有‬達到過‬無限高,因為‬溫度‬不存在‬上限‬,也‬僅僅‬是‬理論‬而言‬‬,‬目前‬‬人類‬已知‬可尋‬的‬最高溫度,便‬是‬出現在138億年前宇宙誕生的最初時刻,即宇宙大爆炸開始的第1個普朗克時間中宇宙的溫度,也稱普朗克溫度,科學家‬根據現代‬宇宙‬模型‬‬理論‬計算,在‬大爆炸‬的‬那一刻‬,其‬溫度大約‬‬達到了‬1.4億‬億‬億‬億‬度‬左右‬‬。

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在這一溫度下,起初‬宇宙中的一切物質、原子和基本粒子‬都‬還‬不‬存在‬,并且‬已知的四種基本力也‬還‬‬統一在一起。之后‬隨著‬空間‬的‬不斷‬膨脹‬溫度‬下降‬,宇宙中‬便‬再也‬沒有‬出現‬過‬如此‬高‬的‬溫度‬。

說完宇宙的最高溫度,接下來我們說說溫度的下限。溫度雖然沒有上限,但是它卻存在一個理論下限,也就是絕對零度,即-273.15攝氏度。不過絕對零度是我們永遠不能觸及的,之前‬我們‬說到‬,物體‬的‬溫度都是由內部粒子熱運動決定的。粒子的熱運動越劇烈,平均動能就‬越大,那麼‬巨觀物體的溫度就越高。相反,當粒子熱運動趨于停歇時,溫度就接近絕對零度。‬

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而‬根據‬量子力學認為,構成宇宙萬物的各種微觀粒子都擁有不確定性,其位置和動量永遠處于變化之中,并且‬永不停止‬,也就是‬說‬‬量子力學‬的‬不確定性原理禁止絕對靜止的狀態,‬‬‬‬‬‬如果‬說‬粒子‬一旦‬停止‬,其‬位置‬和‬動量‬將被‬確定‬,這‬顯然‬違背了‬量子力學‬的‬不確定‬性原理‬。

同時‬根據熱力學第三定律認為‬,「絕對零度永遠無法達到,只能無限接近,因為任何空間必然存在能量與熱量,。因此絕對‬零度‬我們‬永遠也‬‬無法‬觸及‬的!

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