网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

解读宇宙中的最高温和最低温,为何无法突破温度的限制?

0
分享至

从宏观的视角审视,温度是刻画一个物体冷暖状况的物理参数,而倘若我们深入微观世界,温度则是衡量微观粒子剧烈运动的尺度,这些不规则的分子热运动,也是所谓布朗运动的实质所在。

当分子的热运动如火如荼地加剧时,由动能转化而来的热能也随之增多,进而促使物体温度的上升;相反,分子运动放缓时,产热减少,温度自然而然地降低。显然,世间万物皆由分子组成,而温度的高低也与这些分子的运动紧密相连。

据科学家们详尽分析,太阳的表面温度高达6000摄氏度,而地球上熔点最高的物质为铪合金,在标准大气压下熔点达到4200℃,这些数据虽然巨大,但在宇宙最高温度面前显得微不足道。

宇宙的极致高温

已知的最高温度高达1.42亿亿亿亿度,即宇宙大爆炸瞬间所达到的温度,这被称为普朗克温度,也是量子力学所界定的温度上限——绝对热度。

宇宙大爆炸理论是目前最广为接受的宇宙起源理论,得到了诸如星体红移和宇宙微波背景辐射等多项天文观测的证实。根据这一理论,宇宙源自138亿年前一次巨大的爆炸,最初只是一团能量奇点。

一般理论认为,这个奇点不具备空间,宇宙的半径接近零,但它被认为是宇宙中所有物质和能量的汇聚点,有着无穷大的密度、热量、温度、压力,时空曲率也趋于无穷,仿佛是一个体积极小的“点”。在奇点爆炸的刹那,所有的物质和能量得以释放,而宇宙最高温也应运而生。

普朗克温度的“衡量”

普朗克温度,也被称为普朗克热点,以德国物理学家马克斯·普朗克的名字命名,用以表示温度单位,记作TP,同时它也是量子力学中一个普朗克单位的基础极限。

普朗克温度实际上是科学家们提出的理论温度,数值为T=1.4116833(85) × 10的32次方K,是目前宇宙温度的上限,代表了宇宙大爆炸瞬间的温度(第一单位普朗克时间)。

温度在微观上是粒子运动激烈程度的体现,因此可将温度与粒子运动关联起来——T=mv平方除以k,其中m为粒子的质量,v为速度,k为玻尔兹曼常数。

为计算普朗克温度,需将各项最大值代入,即粒子速度的最大值。目前,宇宙中速度最快的是光速,因此将光速c代入上述公式,可以得出包含普朗克质量(mp)、普朗克常数(h)、真空中的光速(c)、玻尔兹曼常数(k)以及万有引力常数(G)的式子,进而推算出普朗克温度。

需要注意的是,普朗克温度仅在宇宙大爆炸瞬间出现,是通过各项最大参数推导而来的理论值,并非实际测量。正如有最高温度,宇宙亦应有最低温度。

爱因斯坦的相对论表明,光速是宇宙的极限,万物只能无限接近而非超越。类似地,物理学中还有一个概念,即绝对零度,只能无限接近而不可达到。

绝对零度的理念

绝对零度是热力学中的最低温度,属于理论最低温度。

在热力学中,温度单位为开尔文(K),因此绝对零度的数值为0K,相当于-273.15摄氏度。

绝对零度根据理想气体状态方程推导得出,是理想气体分子停止运动时的温度。绝对零度的小数点位数是其定义所决定的,1 K 被定义为绝对零度和纯水三相点温差的273.16分之一,由于水的三相点温度为0.01℃,因此0 K 对应-273.15℃。

绝对零度的推算

根据查理定律,对任意理想气体而言,在体积保持恒定的情况下,压强与温度之比为常数,即C=P/T。

通过多次测量压强和温度,绘制出直线方程,进而推算出绝对零度的数值,结果为-273.15摄氏度。

通过此方法可知,当物体温度降至-273.15摄氏度时,气体体积将缩至零,在微观层面上,这代表理想气体分子停止运动(在理想状态下),因此绝对零度是在理想条件下的理论数值。

当前宇宙最低温

科学家们发现布莫让星云的温度仅为-272摄氏度,仅比绝对零度高1.15℃,是已知宇宙中最寒冷的地区,因此有“宇宙冰盒子”之称。

为了创造更低的温度,人类制造了液氦,科学家通过液氦蒸发方法创造出-273℃左右的低温,距离绝对零度仅差0.1℃左右,但这微小的差距却是难以逾越的。

最低温度极限,即绝对零度,-273.15摄氏度,这是无法达到的极限,除非原子彻底静止,毫无运动。

之前我们提到,温度高低取决于物质分子运动的激烈程度。换句话说,当分子运动停止时,物体温度也就达到极限,也就是绝对零度。但要实现真正的绝对零度,不仅原子运动须停止,原子内部的所有组件也须静止,电子停止绕核运动,原子核中的中子质子停止相互作用,内力、夸克等亦需全部静止。

然而,根据量子力学,这是不可能的,因为我们空间中的能量交换是持续不断的,而绝对零度只是一种理想状态,因此只能无限接近,无法真正实现。

低于绝对零度和高于普朗克温度的情况在当前科学体系内并无讨论价值,在现实生活中也不可能出现。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
傅首尔瘦成瓜子脸上热搜,网友:弥补了瘦人没有傅首尔面相的缺憾

傅首尔瘦成瓜子脸上热搜,网友:弥补了瘦人没有傅首尔面相的缺憾

映射生活的身影
2026-06-03 15:48:06
马汉航空:中国往返伊朗航线全面恢复运营

马汉航空:中国往返伊朗航线全面恢复运营

界面新闻
2026-06-04 14:19:12
刘品言夫妇一家三口现身街头,半岁女儿首曝光,白白胖胖太萌了

刘品言夫妇一家三口现身街头,半岁女儿首曝光,白白胖胖太萌了

小椰的奶奶
2026-06-04 12:22:05
跟儿女相处:讲道理是下策,闭嘴是中策,上策你绝对想不到

跟儿女相处:讲道理是下策,闭嘴是中策,上策你绝对想不到

热心市民小黄
2026-06-03 13:30:41
贵州女子刚生产完,丈夫冲到产房将其脑袋砍下:她死有余辜

贵州女子刚生产完,丈夫冲到产房将其脑袋砍下:她死有余辜

莫地方
2026-06-04 01:45:03
李连杰携家人拜见仁波切,64岁利智罕露面,全家向大师鞠躬很虔诚

李连杰携家人拜见仁波切,64岁利智罕露面,全家向大师鞠躬很虔诚

蒂蒂茱家
2026-06-02 15:52:12
突发利空,PCB龙头减持套现40亿,这39个光通信股集体大幅减持

突发利空,PCB龙头减持套现40亿,这39个光通信股集体大幅减持

风风顺
2026-06-04 12:27:03
谈崩了!林良铭要顶薪大合同 连沪粤鄂滇铁人哄抢 国安勿人财两空

谈崩了!林良铭要顶薪大合同 连沪粤鄂滇铁人哄抢 国安勿人财两空

刀锋体育
2026-06-04 08:36:31
美媒:中国“无围壳”潜艇打破百年传统,代差式领先欧美

美媒:中国“无围壳”潜艇打破百年传统,代差式领先欧美

世家宝
2026-06-04 13:55:41
老挝国家主席抵达北京 继续访华行程

老挝国家主席抵达北京 继续访华行程

看看新闻Knews
2026-06-04 15:44:03
将要迎来高温天气,医生再三劝告:天热宁可看电视,也别做4件事

将要迎来高温天气,医生再三劝告:天热宁可看电视,也别做4件事

芹姐说生活
2026-06-03 23:57:55
日本国会喊话政府向乌提供爱国者导弹,美众议院通过新援乌法案

日本国会喊话政府向乌提供爱国者导弹,美众议院通过新援乌法案

史政先锋
2026-06-04 15:49:22
入户登记到底查什么?认准这5项红线,别被套路了!

入户登记到底查什么?认准这5项红线,别被套路了!

小谈食刻美食
2026-06-04 07:07:42
不想上班?辞职上山的年轻人最后还是下山了

不想上班?辞职上山的年轻人最后还是下山了

红星新闻
2026-06-03 20:56:44
端午假期“有点挤”,国际燃油价格波动中长途客流回流至铁路

端午假期“有点挤”,国际燃油价格波动中长途客流回流至铁路

新京报
2026-06-03 15:52:43
佩斯科夫称“特别军事行动”是为了防止遭受圣彼得堡那样的袭击

佩斯科夫称“特别军事行动”是为了防止遭受圣彼得堡那样的袭击

山河路口
2026-06-03 20:04:38
31条中日航线5月取消全部航班

31条中日航线5月取消全部航班

财联社
2026-06-03 15:56:05
基建英雄变老赖,谁在透支中国基建的未来?

基建英雄变老赖,谁在透支中国基建的未来?

秦朔朋友圈
2026-06-04 00:09:20
乔治娜天生容貌身材本就出众,过度医美反倒耗损了原有气质

乔治娜天生容貌身材本就出众,过度医美反倒耗损了原有气质

述家娱记
2026-05-30 06:56:13
乌克兰军队的最大优点,俄军学不来

乌克兰军队的最大优点,俄军学不来

名人苟或
2026-06-03 16:31:16
2026-06-04 17:40:49
宇宙时空 incentive-icons
宇宙时空
热衷于宇宙和时空探索
13864文章数 96719关注度
往期回顾 全部

头条要闻

女子花27万买的车4年后突然被扣押 交管部门:是"假车"

头条要闻

女子花27万买的车4年后突然被扣押 交管部门:是"假车"

体育要闻

欧冠决赛躺赢?他也曾是大巴黎的英雄

娱乐要闻

难怪奚梦瑶能嫁入豪门

财经要闻

SpaceX发行价135美元 6月12日上市交易

科技要闻

历史最大IPO!马斯克下周冲击万亿富豪

汽车要闻

北京现代5月销量强势反弹:国内17065辆 出口环比翻倍

态度原创

数码
艺术
家居
房产
时尚

数码要闻

Intel表态锐炫显卡不会砍!但桌面玩家短期内等不到

艺术要闻

唐寅『梅花册』

家居要闻

220平对味儿家 空间情绪宅

房产要闻

震撼!海口顶豪“素颜出境”,直接顶穿品质天花板!

粗腿宽肩,正在成为中女审美新风向

无障碍浏览 进入关怀版