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宇宙中有最低溫度,那有沒有最高溫度?

大家都知道,宇宙中最低溫度是絕對零度,也都知道,絕對零度等於-273.15攝氏度,即0K。那絕對零度是怎麼來的呢?可能有一部分同學就不一定知道了。我們先來說下絕對零度。

絕對零是標準物理學和自然界中絕對最低的溫度。絕對零度在開氏溫標上為0 K,或為-273.15 ℃。在物理學中,我們都知道物體中的分子在做永不停歇地無規則熱運動,溫度就是表示這種熱運動的劇烈程度。

由於隨著溫度下降,分子的運動減慢,一旦它們達到0 K,它們就完全停止運動。在絕對零度下,絕對沒有運動——即使在亞原子水平也是如此。一切都被凍結,甚至是時間。

但量子理論不允許存在絕對的靜止,所以我們只能無限接近絕對零度,而無法達到絕對零度,實驗室所創造出來的最低溫度,是由冷激光產生的,大概比絕對零度高几十億分之一度,是不是已經很接近了。

迄今為止,人類在宇宙中發現的最冷自然地方是位於半人馬座、距離地球5000光年的回力棒星雲,該星雲的溫度只比絕對零度高了1度,即達到了零下272.15攝氏度。相比之下,宇宙的平均溫度為零下270.42攝氏度,所以回力棒星雲的溫度要比宇宙平均溫度低了1.73度。


說完了最低溫度,那麼,是否有最高溫度即絕對熱度?

因為隨著分子運動越來越劇烈,溫度也就會越來越高。

事實上,這個答案可能是肯定的、否定的或可能的,這取決於你在和什麼樣的理論物理學家談論。一些物理學家假設絕對熱度可能實際上是負數。


負溫度和無限溫度

在一種奇怪的情況下,物理模型顯示在數學上,最大的最熱溫度實際上是負零度。

大多數理論模型不能達到負溫度,因為增加能量使其更熱,這會增加它的熵。然而,有一些基於磁性的系統可能是這個規則的例外。這種系統可以保持住最大量的能量,這意味著當它們接近其最大能量時,它們的熵實際上開始減小。由於熵的減少以及數學方程式,溫度變為負數。不過,負溫度的物質不會比絕對零度低;相反,它比無限溫度更熱。之所以有負溫度,這是因為數學上的優雅。

曾經在2013年1月3日,有物理學家聲稱首次製造出了高等自由態的負溫度系統,該系統是由鉀原子組成的量子氣體。


普朗克溫度

一些物理學家認為最高的溫度是普朗克溫度。他們認為,這是物質理論上可能存在的最高溫度。它約為1.41679×10^32 K,這大概是一億億億億度。

因為溫度越高,分子運動越快,當溫度達到普朗克溫度時,粒子的運動速度已超過光速,物理學完全失效。此時,引力變得與其他三種基本力(電磁力,強、弱核力)一樣強,它們將合併成一個統一的力。因此,普朗克溫度可能是溫度的上限。

小編猜想,這個溫度也只有在宇宙大爆炸那一刻,才可能出現吧


弦理論的溫度上限

宇宙中最熱溫度的另一個競爭者來自弦理論物理學家,他們認為這個溫度應為10^30 K,比上面的競爭者稍微冷一點。弦理論物理學家認為宇宙中最基本的東西不是粒子,而是振動的弦。他們有理由相信,可實現的最高溫度只是略低於普朗克溫度。

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