• 中文
  • 注册
  • 高能物理 高能物理 关注:141 内容:153

    1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!

  • 查看作者
  • 打赏作者
  • 当前位置: 博科园 > 物理学 > 高能物理 > 正文
    • 高能物理
    • Lv.14蚂蚁
      C
      伽利略

      我们每天都要根据温度来进行穿着。在日常生活,0度以下,水就会结冰,100度水就沸腾,这都是常识。但问题来了,你有想过“温度”到底是什么吗?它和热量有什么关系呢?

      不仅如此,为什么宇宙中的最高温度是1.4亿亿亿亿度,而最低温度却是零下273.15度。要了解这个问题,我们首先要从温度的本质说起。

      温度的本质

      如果微观的视角来看,万物都是由粒子构成。粒子并非是一动不动地排列,相反粒子是在一直运动的。由于构成物质的粒子数非常多,我们无法去单一衡量一个粒子的运动情况,而是利用统计的手段。

      具体来说就是,如果构成物质的粒子整体运动得越剧烈,宏观世界表现出来的温度就越高,相反,如果粒子整体运动得越不剧烈,宏观世界表现出来的温度就越低。

      图片

      因此,我们可以用“分子的平均动能”来描述温度。由此,我们也可以很容易得到一个结果,当分子的平均动能最低时,那对应的温度就应该是宇宙中的最低温度,通过理论推导和计算,我们就可以得到这个温度是零下273.15度,也被我们称为:绝对零度。

      图片

      温度可以无限高吗?

      那么问题来了,宇宙中的最高温度到底是多少呢?

      如果我们不断地让粒子的平均动能升高到底会发生什么事情呢?

      实际上,我们还真的可以找到参照。当我们不断地给物质加热时,构成物质的粒子的平均动能就会不断升高。这时候物质就会呈现出从固态,到液态再到气态的变化。说白了就是由于分子的平均动能增加,分子整体运动得更为剧烈,分子之间的距离也逐渐变大,从而影响到了宏观的物体变化。

      图片

      那如果继续给气体加热,还会得到什么呢?

      我们都知道,分子是由原子构成的,原子是由原子核和核外电子构成的,原子核外电子之所以会绕着原子和运动,是因为原子核是带正电的,电子是带负电的,它们之间会有电磁相互作用。于是,电子就会被束缚在一定的范围内,而不会乱跑。

      图片

      但如果持续给物质加热,此时电子会获得足够大的能量,于是就可以摆脱原子核的束缚,成为自由的电子。此时的物质会呈现等离子态,说白了就是各种原子核、电子,光子聚集在一起的状态。

      图片

      太阳就是一个典型的等离子体,主要是由氢原子核,氦原子核,电子,光子构成。而太阳内核的温度达到了1500万度,表面的温度达到了5500度~6000度。

      图片

      那么等离子体就是极限了吗?

      答案显然不是这样,忽略技术难度,我们依然可以继续对等离子体物质加热,让物质的温度继续升高。那此时物质可以升高到多少度呢?存不存在一个极限温度?

      按照目前的技术,科学家利用强子对撞机LHC,曾经创造了局部温度达到几亿度的水平,还要继续把温度提升,就需要更大的强子对撞机。

      图片

      不知道你有想过,为什么科学家要去创造这样的温度?

      实际上,他们是为了模拟宇宙起源的环境。按照目前的主流宇宙学理论,宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。由于物理理论的限制,我们并不知道这次大爆炸之后的普朗克时间(10^-43秒)内发生了什么?

      图片

      而普朗克时间后,宇宙的温度是1.4亿亿亿亿度。这也是我们所生活的宇宙的最高温度。宇宙大爆炸之后,宇宙开始膨胀,温度开始下降,随着温度的下降,粒子从无到有,逐渐形成,并且出现了四大作用力。于是,最终构建出了我们这个宇宙。

      图片

      也就是说,如果我们穷尽这个宇宙,不考虑技术难点的情况下,可以把温度一直提升到几十亿度,上百亿度。在提升温度的过程中,构成物质的粒子会逐渐走向衰亡。不仅如此,四大作用力会合并到一起,完全就是纯能量的状态,此时得到的温度将会是:1.4亿亿亿亿度。

      这相当于我们把自己宇宙的进程进行的一次倒序地播放,并最终回到宇宙最初的温度,这个温度包括了我们这个宇宙所有的能量,这就相当于创造了一个宇宙的开端,也就是说我们在这个过程中,创造了一个和我们一样的宇宙。

      图片

      因此,在温度提升过程中,温度自身的定义也发生了变化,并非完全由粒子的平均能量来衡量。
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!
      1.4亿亿亿亿度是什么概念?创造出这个温度你就能创造宇宙!

    • 生成海报
    • Lv.14蚂蚁
      C
      伽利略
      回复

      请登录之后再进行评论

      登录
      ABT-space伽利略
      关注60 粉丝92 喜欢527内容284
      黑龙江省.七台河
    • 实时动态
    • 做任务
    • 偏好设置
    • 帖子间隔 侧栏位置:
      关闭窗口
      下载海报