关于问题宇宙最高温度是 1.4 亿亿亿亿度,为何最低温却只有-273 度?一共有 4 位热心网友为你解答:
【1】、来自网友【质子教授】的最佳回答:
最低温度的限制是由热力学第二定律所导致的。这个定律指出,热量不可能自发地从一个低温物体传递到一个高温物体。因此,任何系统都不能完全转化为热力学上的绝对零度。这是因为在绝对零度以下,物质的热运动会趋近于静止,而在任何物质系统中,热运动都是不可避免的。
绝对零度在热力学上定义为 0 开尔文,这相当于摄氏零下 273.15 度或华氏零下 459.67 度。这个温度是宇宙中最低可能的温度,因为没有任何物质能够达到绝对零度以下。实际上,在实验室中也只能接近绝对零度而不能完全达到。
相比之下,最高温度的数值是指宇宙中最高能量的粒子所具有的温度,这些粒子的能量通常来自于极端的高速碰撞或者高强度的辐射。最高温度通常被称为“普朗克温度”,其数值约为 1.4×10^32 开尔文。这个温度是基于量子力学和广义相对论的理论推导得出的。
总之,最低温度和最高温度都是基于物理规律和理论模型推导出来的概念,它们分别代表着宇宙中温度的下限和上限。这些温度的限制也揭示了我们对于宇宙的认知和理解的局限性。
【2】、来自网友【火星一号】的最佳回答:
理论上,温度并不存在上限,温度能够达到任意高的程度,可以远超 1.4 亿亿亿亿度。但温度存在一个理论下限,大约为-273.15 摄氏度。那么,为什么温度没有上限?为什么宇宙中出现过的最高温度是 1.4 亿亿亿亿度?为什么温度又会有下限呢?
事实上,所有这些问题与温度的产生机制有关系。无论什么物体,从微观角度来看,它们都由原子、分子或者离子组成。根据相对论和量子力学,构成物体的各种粒子不是绝对静止的。因为相对论表明,宇宙中的参照系都是平权的,没有绝对静止的参照系。而且不确定性原理也禁止出现绝对静止的情况,一旦粒子绝对静止,它们的不确定性消失,其位置和动量会被完全确定下来。
因此,粒子必然会做永不静止的热运动。粒子热运动会让宏观物体产生热量,为了衡量这种冷热程度,就需要温度这个参数。粒子热运动的剧烈程度越大,平均动能越大,宏观物体的温度就越高。
理论上,当粒子热运动完全停歇时,温度将会达到最低的绝对零度。根据实验的测量,可以计算出最低温度约为-273.15 摄氏度。在热力学中,最低温度被定义为 0 开氏度。
另一方面,虽然狭义相对论禁止有质量粒子的运动速度达到光速,但这并不意味着它们的动能不会无限增加。根据狭义相对论,随着粒子的运动速度无限趋于光速,它们的动能也会趋于无穷大,所以温度也会随之趋于无限高。
但在宇宙中,温度从来没有达到过无限高。根据标准宇宙模型,宇宙的最高温度出现在 138 亿年前宇宙创生的最初时刻,这个温度是普朗克温度,其大小约为 1.4×10^32 度,即 1.4 亿亿亿亿度。
在普朗克温度下,宇宙中已知的一切物质、原子和基本粒子都无法存在,已知的四种基本力将会统一在一起。在现有的理论中,人类所能理解和描述的最高温度是普朗克温度。如果想要知道比普朗克温度更高的温度是怎样的,需要量子引力理论。但迄今为止,广义相对论还未能完成量子化,它尚未与量子力学相统一。
【3】、来自网友【科学黑洞】的最佳回答:
宇宙中理论最高温度是普朗克温度,指得是宇宙大爆炸开始后的第一个普朗克时间内宇宙的温度,在这个时间段内宇宙的尺寸几乎为零,聚集着宇宙中的总质能,压力和热量几乎都是无限大的,因此这一时间段温度最高可以达到 1.42×10^32K(开尔文),也就是 1.4 亿亿亿亿开尔文
而宇宙中的最低温度指得是绝对零度,实际上是热力学上的最低温度为-273.15℃。从热力学的角度来考虑,一个物体外在体现出温度,那么微观角度上来看与原子、分子的平均动能有关,根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布平均动能越高,物质温度就越高。
如果物质微观原子、分子的平均动能有一个最低限制,表现出的温度就是绝对零度。理论上来讲当微观粒子彻底静止的时候温度最低,但是根据量子力学这种情况并不存在。这是理论上的最低温度,现实生活中发现的最低温度是回力棒星云,在半人马座方向距离地球 5000 光年。温度为-272.15°C,只比绝对零度高个一摄氏度左右。
宇宙中既有最高温度,也有最低温度,这些都有理论上的支持,目前的实际观测发现也是如此,尤其是最低温度打破不了绝对零度。而最高温度是否为 1.4 亿亿亿亿度,目前就无法确定了,但只能说目前没有发现而已。地球内部的温度可以达到 6000 开,一般恒星内部温度可以达到十几万开,而超大质量恒星内部温度可以达到数十亿开,但是这些高温与普朗克温度还是差的很远。再有的是最低温度和最高温度差别很大,主要是与人类设置的“零度”有关,才会体现出最低温度是零下几百摄氏度,而最高温度是零上 1.4 亿亿亿亿摄氏度。
【4】、来自网友【太空科学站】的最佳回答:
温度一直以来是我们感知环境的重要指标之一,在物理学中,温度的上限能高达 1.4 亿亿亿亿度,甚至更高,而下限却为-273.15℃
,那么为什么在数量级上,温度的上限与下限相差如此之大?
这个问题的答案要从温度的产生机制中寻找
。
从微观层面上来说,任何物体都是由原子和分子组成,当物质内的分子运动速度越快,温度会越高,分子的运动速度越慢,温度会越低。量子力学认为,构成宇宙万物的各种微观粒子都拥有不确定性,其位置和动量永远处于变化之中永不停歇。微观粒子不断运动产生的热量使得它们构成的宏观物体也拥有了热量,而“温度”就是表达宏观物体所用的单位。
在标准宇宙模型里,
138 亿年前宇宙大爆炸那一刻产生的 1.4*10 的 32 次方℃是宇宙最高温度,物理学中被称为“普朗克温度”,
在该温度下一切熟知的基本粒子以及四大基本作用力都还处于统一状态。
而相比普朗克温度的“有迹可循”,温度的下限-273.15℃却是人类永远无法触及的“”,因为微观世界的不确定性和空间中每时每刻都在发生量子涨落让“绝对静止”成为了不可能。根据热力学第三定律,“绝对零度永远无法达到,只能无限接近,任何空间必然存在能量与热量,也就是真空不空。因此,绝对零度终究是一个遥不可及的梦。。
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