宇宙最高温达1.4亿亿亿亿℃,为什么宇宙最低温,仅为-273.15℃?

科普观ScienceView 2024-10-26 14:14:40

太阳的温度是非常高的,表面温度就能达到5727℃,而内部的核心温度更是能达到,惊人的1500万℃。

太阳核心温度高达1500万℃

如果你以为这样的温度,就已经很高了,那你一定是小看了我们所处的宇宙。

在整个宇宙范围内,温度比太阳更高的天体,实在是多如牛毛,而宇宙出现的最高温度,更是甩出太阳N个数量级。

根据研究表明,宇宙最高温是约为1.4亿亿亿亿℃的普朗克温度,这样的温度,比太阳的核心温度多几个零,你可以数数。

普朗克温度约为1.4亿亿亿亿℃

但是你敢相信吗?

宇宙最高温这么高,但宇宙最低温却仅为-273.15℃!

这到底是怎么回事呢?这些数值到底又是怎么算出来的呢?

宇宙最高温是怎么来的?

在这里,大川先带大家了解下,宇宙最高温是怎么来的。

宇宙最高温的具体数值,已经达到了一个极限,因此,这样的温度,以我们人类目前的文明程度,是不可能通过任何方式测出来的。

不过,虽然我们测不出这样的温度,我们却可以通过复杂公式,将其推算出来。

下面这个公式,就是宇宙最高温的推算公式,里面的宇宙最高温用普朗克温度Tp表示,其余用到的基本都是物理学中常见的一些常数。

普朗克温度计算公式

而在这个公式中,最核心的点就在于光速c。

根据爱因斯坦的狭义相对论,我们可以对光速的数值进行大致的推算,最终的推算结果显示,光速的数值约为30万千米每秒,当物体的速度达到光速的时候,它的质量就相当于无限大,这在显示理论中是不可能实现的,因为不可能有物体质量是无限大的。

爱因斯坦

光速就相当于速度的一个顶端阈值,任何有质量的物体,速度都不能超过光速。

基于此,把30万千米每秒的光速,代入普朗克温度的计算公式里,最终的出的结果,就是温度最顶端的阈值,宇宙中不可能出现比这个温度更高的温度,除非我们的理论是错的。

根据目前的科学研究表明,宇宙中最有可能达到普朗克温度的,也就是宇宙最高温的,只有宇宙大爆炸发生的瞬间,在这一瞬间,爆炸核心的温度才能达到这个温度,而在这样的温度之下,宇宙里的一切都是没有任何意义的,就连最基本的原子,在这样的温度下都是不复存在的。

宇宙大爆炸

因此,宇宙中就算存在比这个温度还高的温度,这样的温度也是没有任何意义的。

宇宙最低温是怎么来的?

了解完宇宙最高温,下面大川再带大家了解下,与宇宙最高温相对立的宇宙最低温。

宇宙最低温也有一个别称,那就是绝对零度。

绝对零度

绝对零度跟普朗克温度一样,也是无法通过任何手段进行测量的,只能通过公式进行推算,只不过,推算绝对零度的方法要比推算普朗克温度更加简单。

你只需要弄懂我们中学时期学到的理想气态方程,就能轻松推算出绝对零度的数值。

理想气态方程

这就是我们中学时期学到的理想气态方程。

通过这个方程,我们可以直观地看出,气体的体积跟温度是成正比的,气体的温度越低,体积就会越小。

不过,在这里你需要知道,气体的体积可以越来越小,但是却不能缩小到0,甚至是负数的。一旦气体的体积缩小到0,或者是负数,那就违背了我们的物理学常识。

绝对零度的温度图线

基于此,我们就可以通过理想气态方程推断出,绝对零度的具体数值为-273.15℃,当气体温度的达到这个数值时,气体的体积就会缩小到0。

大川刚才提到了,气体的体积是不可能缩小到0的,因此,绝对零度同样也是一个极限的阈值,宇宙里不可能出现这样的温度,就算温度再低的物体,也只能是无限接近这个温度。

写在最后

根据大川的了解,目前宇宙中出现的最低温度,是由半人马座方向的回力棒星云创造的,它的温度达到了-272℃,只比绝对零度高出了1.15℃,这样的温度甚至比-270.42℃的宇宙背景辐射温度还要低。

回力棒星云

当然了,比起我们人类创造的最低温度,这样的温度其实还不算什么。

美国、德国奥地利等国科学家组成的一个科研小组,通过利用陷阱技术,在实现铯原子的玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的实验过程中,成功创造了一个令人震惊的最低温纪录。

玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)

这个过程中创造的最低温,仅比绝对零度高出了0.5纳开尔文,相当于比绝对零度只高出了20亿分之一摄氏度。

不过遗憾的是,这个温度只存在了一瞬间,而无法被长时间保持。

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