我們知道,溫度是沒有上限的,比如:沸水的溫度是100℃,滾開的鐵水的溫度是2750℃,熔化的鉿合金的溫度是4215℃,太陽的中心溫度是1300萬度,我國的第一顆原子彈爆炸時的中心溫度是5000萬℃,而氫彈爆炸時的溫度超過1億攝氏度。
氫彈爆炸時的中心溫度高達1億攝氏度
那地球上創造出的最高溫度是多少呢?是5500000000000℃,簡寫:5萬5千億攝氏度。這是科學家利用大型粒子對撞機讓粒子相互碰撞而創造出來的極端高溫。
原子彈爆炸時的溫度高達5千萬攝氏度
那目前人類所能得知的最高溫度是多少呢?答案是普朗克溫度。這個極端高溫只在宇宙大爆炸的那一瞬間達到過,數值是1.42乘以10的32次方,就是142后面有30個零,具體是多少度,自己沒事時算算(答案是:142億億億億度)。
太陽表面的溫度,才區區6000℃而已
那比普朗克溫度再高的溫度還有沒有呢?答案是,有!不過現在的還無法描述它,只能等待將來科學進一步發展了,量子力學達到一定的高度,科學家才能從理論上準確描繪出它。
鋼水的溫度,不過1700攝氏度罷了
既然宇宙中的溫度是沒有上限的,可以無限增高,那下限呢?溫度的下限是不是也沒有限度呢?答案是:否!宇宙中的溫度下限就是絕對零度,也就是零下273.15度。這是溫度的最低值,且宇宙中的最低溫度總是要比絕對零度高一點點,也就是說,無論是自然的低溫,還是人類制造的低溫,都不可能達到零下273.15℃,總是要比這個數值高一點點。比如,液氮的溫度是零下196℃,液氫的溫度是零下253℃。
液氮的溫度為零下196℃
那宇宙中的最低溫度是多少呢?這個數據是科學家在實驗室中獲得的,物理學家將銠冷卻到了零下273.1499999999℃,請注意,這是目前已知的最低溫度,但還是比絕對零度高出0.0000000001℃,無論怎樣努力,無論用何種辦法,總是不能達到絕對零度。
絕對零度,為—273.15℃
這就奇怪了,溫度為什么不能低到絕對零度呢?在回答這個問題前,我們先來溫習一下什么是溫度。那溫度是什么呢?用通俗的話說,溫度就是冷熱,例如嚴冬,河水結冰,我們能感覺到非常冷,這就是低溫,也就是溫度低。而到了盛夏,烈日炎炎,驕陽似火,空氣的溫度可以達到40℃,我們感覺汗流浹背、酷熱難耐,這就是高溫,也就是溫度高。
粒子的運動
但在物理學上,對溫度的定義并不是我們認為的這樣。所謂溫度,其實指的是組成所有物質的粒子的運動快慢,物質有溫度,其實是粒子運動造成的,粒子運動的越快,動能越大,溫度就越高。反之,粒子運動的越慢,動能就越小,溫度就越低。粒子時時刻刻在做無規則運動,不可能停止。那宇宙中的高溫沒有上限,是不是就說明粒子的運動速度沒有上限呢?答案是:是!那光速是已知的最快的波,粒子的運動速度還能比光速還快嗎?理論上不能,但根據愛因斯坦的相對論原理,粒子的動能可以無限大,所有溫度就可以無限高。
長征五號火箭采用的液氫液氧發動機
根據以上理論,粒子只要一動不動,也就是它的動能低到零時,溫度最低,這個值為零下273.15℃,這就是絕對零度。到了這個數值,就是宇宙中的最低溫度了,溫度不會再降低。當然,這個最低溫度是科學家推導出來的,實際上誰也沒經歷過,也不可能經歷過。
宇宙中最冷的地方——回力棒云
那么為什么會說,最低溫度永遠也達不到絕對零度呢?哪怕再接近,還是要差一點點。那假如達到絕對零度,會出現什么情況呢?呵呵……那非常可怕,如果出現了絕對零度,那一切都不復存在,宇宙將消失不見,時間和空間都會消失。所有所有的一切,都將消失。
無規則運動的粒子
為什么會這樣呢?這是因為,到達絕對零度,宇宙中的一切事物都沒有一絲一毫的能量了,宇宙的所有物質包括宇宙都立刻靜止,空間不再變化,時間絕對停滯,空間和時間都變得毫無意義,或者說它們已經不復存在了。因此說,絕對零度只能無限地接近,卻無法達到。
太陽內部構造示意圖
反過來說,任何事物都不是永久的,都是有壽命的,包括宇宙。那么,如果到了宇宙壽終正寢的那一天,會不會出現絕對零度呢?答案是肯定的。到了那一天,宇宙中的所有包括宇宙都消失了,所有萬物都靜止不動,所有能量都消失殆盡,什么都沒有了,包括時間、空間、速度、思維、生命……等等等等。
宇宙中最冷的布莫讓云,零下272攝氏度
不過,我們也不用緊張,因為這個時間很長,大概要10的100次方年。人類也許等不到那一天,因為太陽的壽命才剩下50億年,可能30億年后,太陽就會慢慢地耗盡熱能,變成一顆紅巨星,進而膨脹,將太陽系中的所有天體都吸引過去。然后,太陽再逐漸地收縮,密度逐漸增大,最后變成一顆白矮星,就像夜晚天空中的星星一樣,不再發光發熱,到那時,地球還會存在嗎?地球不存在了,生命還會存在嗎?生命不存在了,那還有人類嗎?
天王星很冷,但也不過零下220℃而已
多啰嗦幾句,那宇宙中最冷的地方是哪里呢?是“飛鏢星云”,也叫“布莫讓星云”,還叫“領結星云”,那里的溫度是零下272℃,只比絕對零度高1.15℃。這是一顆距離地球5000光年的原始星云。在”領結星云”的中心,是一顆已經老死的恒星,周圍的回力棒似的物質,就是這顆行星高速噴出的氣體構成的。這些氣體的速度是每秒164公里,高速噴射后,導致這顆恒星的周圍溫度極低,但還是比絕對零度高了一度多。
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