零下273.15℃和1.4億億億億℃有多可怕?時間和空間都將失去意義!

2020-12-22 騰訊網

地球距離太陽不近也不遠,所以地球能夠接收到適中的熱量。再加上大氣層的保溫作用,地球的平均溫度可以保持在大約15 ℃,這讓地球上的大部分水維持液態,生命得以存在。

但另一方面,溫度可以變得很極端。只要冷到極致,或者熱到極致,不但生命無法存在,就連時間和空間本身的意義都會消失。那麼,最低和最高溫度分別是多少?為什麼溫度會牽扯到時空?

任何物體都有溫度,其根本來源是構成物體的粒子在做無規則熱運動。粒子熱運動讓物體有了內能,給物體帶來熱量。粒子的平均動能越大,產生的熱量越多,物體表現出的溫度也越高。因此,溫度從本質上反映的是粒子平均動能的大小。

最低溫度

顯然,粒子平均動能越小,溫度也就會越低。粒子平均動能最小為零,此時溫度將會達到最低值。不過,粒子的平均動能是不可能為零的,因為粒子不會絕對靜止,始終會存在某種形式的運動來產生熱量。

根據量子力學,如果粒子保持靜止,其速度和位置就能被同時精確測定,從而違背不確定性原理。另一方面,如果粒子沒有運動,這意味著宇宙中有絕對靜止參照系,從而違背相對論的相對時空觀。

因此,粒子的熱運動不會停止,最低溫度不可能達到。不過,可以通過理想氣體的查理-蓋-呂薩克定律,推導出最低溫度為零下273.15 ℃,這就是絕對零度。

如果真的達到絕對零度,這意味著量子力學和相對論都無法成立。在溫度為絕對零度的宇宙中,所有物體的運動會停止,能量不復存在,時空失去變化,時間和空間將會失去意義。

我們生活在十分空曠的宇宙中,零星點綴的恆星並不能給宇宙帶來多少熱量。事實上,宇宙其實非常冷,整個宇宙的平均溫度只有零下270.42 ℃,只比絕對零度高了2.73 ℃。

最高溫度

根據相對論,光速是宇宙最快速度,那麼,是不是當粒子的速度達到光速時,溫度將會達到最高呢?

事實上,只有光子這樣靜質量為零的粒子才能以光速運動,而且不會損耗掉。構成物體的粒子都是有靜質量的,它們的速度無法達到光速。

由於相對論的質增效應,粒子的動質量會隨著速度趨於光速而趨於無窮大,這會阻止粒子進一步加速至光速。當粒子的速度足夠接近光速時,其動能會變得足夠大,溫度也會達到目前理論的上限——普朗克溫度。

由於物體具有內能,它們會不斷向外輻射電磁波。如果物體的溫度超過普朗克溫度,它們所輻射出電磁波的波長將會短於普朗克長度(1.616×10^-35米),這是目前物理學中是沒有意義的,所以普朗克溫度被認為是最高溫度。

普朗克溫度可以通過理論計算出來,其大小約為1.4億億億億(1.4×10^32)度。一旦達到這個溫度,時間和空間都將會變得沒有意義,現有的物理學理論都會走向崩潰,無法描述這種極端的狀態。只有等到大統一理論問世之時,人類才有能力去窺探超越普朗克溫度的狀態。

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  • 零下273.15℃的絕對零度有多可怕?時間和空間還有意義嗎?
    所以很容易得出絕對零度的概念,當物體分子幾乎不做任何運動時,物體的溫度將下降到一個極限值,也就是零下273.15℃。這個數字大嗎?一點也不大,科學家早就在實驗室裡,製造出了1.4億億億億攝氏度的可怕高溫。科學家還猜測,奇點發生大爆炸時的溫度,會比這個值還要大。
  • 零下273.15℃的絕對零度有多可怕?時間和空間都會失去意義
    ,生物種類卻很少,可以在低溫的極端環境下生產的生物,基本都有一手「絕活」那麼在浩瀚的宇宙中,最低的溫度又是多少,最寒冷的地方會有多冷呢?但是絕對零度並沒有我們想像中的低,只有-273.15℃,和宇宙中出現的高溫相比,這個數字很小,目前地球上的科學家已經利用離子對裝機實現了1.4億億億億攝氏度的高溫,並且科學家推測,宇宙大爆炸的瞬間溫度是無窮大的,這就代表宇宙中的高溫沒有上限,低溫卻存在絕對零度的限制,為什麼高溫和低溫的差別這麼大呢?
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  • 零下273.15度的絕對零度有多可怕?時間和空間的意義都將消失!
    不過,目前的物理學所能描述的最高溫度是普朗克溫度,其大小約為1.42×10^32度,這個溫度只在138億年前宇宙大爆炸的一瞬間達到過。對於普朗克溫度以上的狀態,現代物理學還無法描述,只能等待未來量子力學的創立。
  • 時間和空間都失去意義,零下273.15℃的絕對零度到底有多可怕?
    可溫度到底是什麼呢? 這樣就很容易推算出一個概念,就是絕對零度的概念,也就是溫度低到一定程度,分子都原地不動,再也不運動了,這就叫絕對0度。而科學家們算出了這個數值,也就是零下273.15℃。
  • 1.4億億億億度,宇宙中最高溫度
    1.4億億億億度,宇宙溫度的上限?那下限又是多少?溫度是自然界中七大物理量之一,138億年前宇宙大爆炸的瞬間,溫度到達了1.4億億億億度,這一刻被認為是宇宙最高溫度,又被稱為"普朗克溫度"。那麼宇宙的最低溫又是多少呢在宇宙中,最低溫度又稱絕對零度,即零下273.15℃。一旦達到這個溫度,所有粒子都會停止運動,物質也會喪失基本形態,量子力學的不確定性原理將被打破,時間和空間也失去了意義,所謂宇宙也就不復存在。不過這是一種理想狀態,靜止是相對的,也就不存在絕對的靜止狀態。
  • 為什麼宇宙中最高溫度達到1.4億億億億度,最低溫度卻是-273度?
    在中國古代有一個對於「宇宙」的定義:上下四方曰宇,往古來今曰宙。翻譯過來就是宇宙的「宇」代表的是空間,宇宙的「宙」代表的是時間。也就是說,宇宙是時間和空間的集合。現代科學中對於宇宙的定義其實和古代中國學者的定義是很接近了,具體來說就是:宇宙是所有時間、空間與其包含的內容物所構成的統一體。
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  • 零下273.15攝氏度可怕嗎?人類能否達到絕對零度?時間會停止嗎?
    立冬過後,北方很多地區都換上羽絨服,相信大家能夠直觀感受到氣溫變化,不同的季節,我們會改變自己的穿衣風格,雖然我們能夠感受到氣溫變化,可是我們卻難以解釋溫度,科學家表示物體溫度不進行任何運動的情況下,會達到零下273.15攝氏度。
  • -273.15℃的絕對零度,到底可怕在哪?時間與空間都被凍結
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  • 273.15℃的絕對零度,究竟有多可怕?時間與空間都將毫無意義
    這些都是科學家們可以觀測到的,那麼宇宙中的最高溫人類科學家們能夠觀測到嗎?據了解,到目前為止,宇宙中的最高溫可以達到1.4億億億億攝氏度,這麼高的溫度是怎麼達到的呢?據了解,這是宇宙大爆炸的溫度,就在爆炸的那一瞬間達到了我們可以預測的最高溫。而我們預測的最低溫竟然才只有-273.15攝氏度。
  • 在絕對零度下的宇宙,時間和空間將失去意義
    地球南極在地球上,最低自然溫度是在南極,曾達到零下93.2℃。但是隨著人類科技的發展,可以在實驗室中製造出更低的溫度。由多個國家組成的科研團隊曾經在實驗室創造出了比絕對零度僅僅高一點點的溫度,大約是零下273.14999℃。什麼是絕對零度
  • 絕對零度有多可怕?在它面前,所有的時間和空間都會失去意義!
    目前人類在南極測到了地球上的最低溫度,達到了零下89.2℃,但是現在人為可以製造出比這個溫度更低的溫度,比如人們製造出來的液氮,溫度可以達到零下196攝氏度,甚至更低,能達到零下253攝氏度,這樣的溫度也是讓人感到非常的震驚了,在整個宇宙當中所有的東西都是由粒子構成的,而粒子永遠的運動給物質提供了溫度
  • 1.4億億億億℃是個什麼概念?你對溫度和熱的理解可能想像不到
    太陽表面的溫度達到了6000℃,原子在這個溫度下基本都被電離了,在這個溫度下已經不存在什麼化學結構了,中性的原子已經是不存在的。如果溫度達到1.4億億億億℃,那麼整個宇宙將重新改頭換面了,因為達到這個溫度是是宇宙誕生是的溫度,這個溫度被稱為普朗克溫度。
  • 絕對零度有多可怕?瞬間湮滅一切物質,對人類有什麼作用?
    而根據麥克斯韋-玻爾茲曼分布可知,粒子的速度越塊,動能越高,物質的溫度也就越高,所以我們很容易的就可以得到絕對零度的概念,那就是當物體分子不做任何運動時,物體的溫度將下降到一個極限值,為零下273.15攝氏度。所以絕對零度是熱力學的最低溫度,是粒子動能低到量子力學最低點時物質的溫度。
  • 高達5.5億攝氏度,實驗時為什麼不會讓裝置燃燒?多人表示不解!
    溫度是一個我們經常接觸到的概念,比如今天的氣溫是多少,根據溫度來選擇自己的穿衣著裝,在我們的日常生活當中接觸過的最高溫度也不過是100攝氏度的沸水,最低的溫度也就是冬天的零下十幾攝氏度而已。在科學上科學家定義了一個溫度叫做絕對零度,是零下273.15攝氏度,但是卻從來沒有規定過最高的溫度。
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    作為一個物理量,溫度還有個神奇的特徵,它擁有準確的下限和上限。下限就是大名鼎鼎的絕對零度,零下273.15攝氏度。從熱力學角度分析,達到了絕對零度,分子就停止了運動。宇宙中所有的能量都消失了,不過量子力學指出,還有真空零點能,到底存不存在有待驗證。