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138億年前,一個理論上質量無限大,體積無限小的奇點發生了大爆炸,隨之宇宙誕生了。宇宙大爆炸之後,誕生了數不盡的天體和其它各類物質,同時誕生的還有很多的宇宙法則和物理量,比如宇宙大爆炸發生的同時,溫度這個物理量也就出現了。
相信大家對溫度這個詞並不陌生,我們每時每刻都在跟它打交道。古時候的人們只能去感受溫度的高低,卻無法給出一個具體的溫度定義規則。直到人類走進科技時代之後,科學家給溫度提供了一個人類的定義,自此溫度的高低有了一個衡量的標準。
在人類自定義下的溫度,出現了上限值和下限值,相信很多朋友也知道,溫度不可能無限降低,它有一個極限值那就是絕對零度,即零下273.15攝氏度。雖然這是一個溫度的下限,但是卻沒有能夠達到這個值的溫度,這是為什麼呢?
這一切還要從溫度的本質變化來說明,科學家研究發現,引起溫度高低變化的原因其實是其內部的分子熱運動,當物體內的分子運動越來越劇烈的時候,溫度就會不斷上升,而當分子運動越來越低的時候,溫度也會不斷下降。
原子和分子的運動活躍程度有一個下限,那就是靜止。當分子運動完全停止不動的時候,也即沒有運動的發生。這個時候溫度就達到了它的下限即絕對零度。可是我們都知道,分子的運動不可能停止,所以絕對零度只是理論上的一個溫度,它在現實中是不可能實現的一個溫度。
無限接近絕對零度的溫度在現實中存在嗎?當然存在,比如宇宙背景輻射的溫度約零下270攝氏度,接近絕對零度。在人類沒有走進科技時代之前,我們能夠看到接近絕對零度的溫度只能夠出現在宇宙中,比如宇宙背景溫度,遠離太陽邊緣地帶的天體,它們表面的溫度接近絕對零度。
可是當人類走進科技時代之後,科技的力量卻讓很多的不可能變成為了可能,比如無限接近絕對零度的溫度,人類目前通過液氮蒸發的方法能夠製造出零下273攝氏度的低溫,這個溫度無限接近絕對零度,即使在宇宙中目前也沒有發現如此低的溫度。可是卻被科學家在實驗室中製造出來了,或許在未來這個記錄還會突破。
現在我們知道了溫度是有一個絕對零度的下限值,於是有人產生了一個新的疑問:既然溫度有下限值,那麼它有上限值嗎?曾經有很多人說,溫度是沒有上限的,它理論上可以無限升高。這是因為分子的熱運動劇烈程度沒有上限,事實真是如此嗎?當然不是。
溫度既然可以有理論上的下限值絕對零度,自然也會有溫度的上限值,這個上限值就是理論上的普朗克溫度。相對於溫度的下限值只有零下273.15攝氏度,溫度的理論上限值就非常高了,約等於1億億億億攝氏度。這是一個什麼樣的高溫值,簡單超出人們的想像。
為什麼溫度理論上也會有上限呢?這個問題的答案我們還是要回到分子熱運動上,很多人會說,分子的熱運動最低是靜止,最高沒有上限,可是愛因斯坦的相對論卻告訴我們,任何有質量的物質運動速度只能無限接近光速而無法到達。
分子自然是有質量的,它的熱運動劇烈程度也有一個極限,那就是光速。理論上當它的運動達到光速的時候,物體的溫度也就達到了上限,這個溫度就是普朗克溫度。可能有人會說了,那要是分了的運動超過了光速呢?如果分子運動速率超越了光速就違反了現有的物理法則。
雖然溫度有普朗克溫度這個上限值,但是我們要實現無限接近這個溫度卻是難以做到的。科學家目前已經實現了實驗室中零下273攝氏度的超低溫,這個溫度無限接近絕對零度。可是人類目前在實驗室中能夠實現的最高溫只有5.1億攝氏度。這個溫度距離理論上的溫度上限還有無限遙遠的距離。
由此可見,將溫度無限降低接近絕對零度是相對較容易的一件事情,可想要實現將溫度無限升高去接近普朗克溫度可能就是難如登天。而將溫度值不斷升高對於人類的意義卻是非凡的。可能有人不理解,如果說將溫度降低到接近絕對零度的時候能夠實現人體冷凍技術,能夠讓人類實現漫長時間的休眠。那麼將溫度無限升高到接近普朗克溫度又有什麼意義呢?
事實上,科學家對溫度不斷升高是抱有最大期望的研究,因為溫度的不斷升高,能夠讓我們首先實現可控核聚變技術,這是一個能源的重大突破。一旦實現,人類文明將進入新的階段,可以直接升級一個工業時代,進入新的工業科技時代。
而根據愛因斯坦提出的質能方程式,溫度和物質之間是可以相互轉化的。可是在現實世界中,我們能夠看到的都是物質轉化為能量,卻從來沒有見過能量轉化物質,原因其實很簡單,因為能量想要轉化為物質需要的能量級別太高了,遠遠超出了人類目前的科技實力和認知。
溫度是宇宙中最強大的能量,只要溫度無限高,那麼它可以創造萬物。宇宙大爆炸之前是一個奇點,而這個奇點中沒有任何的物質和天體,有的只是無限巨大的能量。當宇宙大爆炸發生的時候,瞬間產生了普朗克溫度,如此高的溫度能量實現了能量轉化為物質的過程,於是各種物質開始誕生,才有了現在我們看到的精彩宇宙。
因此,科學家認為普朗克溫度有可能只在宇宙大爆炸的時候出現過,它創造了萬物。那麼從理論上來說,如果人類能夠在未來實現無限接近普朗克溫度的高溫能量,那麼我們也兩樣可以做到能量轉化物質的模式。那個時候,各種物質,比如黃金,礦產等資源都可以通過能量轉化來實現,就像是憑空產生物質一樣,不需要漫長的物質形成演化過程。
如果人類未來有一天真的能夠實現這樣的超高溫度能量,從某種意義上來說,人類就相當於宇宙之神。因為能夠實現憑空創造萬物,跟神已經沒有什麼區別。甚至有一天,我們還能夠創造一個新的宇宙,可能很多人覺得,這是不可能的事情。可是科技的發展就是讓很多的不可能變成可能,只要我們將溫度不斷向上限靠近,這一切都有可能實現,我們期待著這一天的到來。
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