為什麼溫度有零下273.15攝氏度的下限,卻沒有一個明確的上限值?

2020-11-24 探索宇宙說

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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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    大家都知道溫度的本質分為兩種解釋,第一宏觀上說溫度就是物體的冷熱程度,第二,微觀上說溫度就是物質分子運動的劇烈程度。因此,溫度的下限就是物質所有的分子原子都處於靜止狀態,就達到了理論上宇宙中溫度的最下限,也就是所謂的絕對零度,在宏觀的測量就是零下273.15℃
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    溫度為什麼可以沒有極限,而低溫卻有零下273.15度的下限?地球上為什麼會有這麼多的生物,追究其原因就是因為地球的環境比較適合生物的生存,首先地球上有充足的陽光,有水,還有適合生物生存的溫度,有資料顯示溫度是沒有上限的,卻有下限,有網友就要問了溫度為什麼可以無上限,而低溫卻有零下273.15度的極限呢?
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  • 冷知識分享——為何最低溫度只有零下273.15攝氏度而高溫卻無限熱?
    為何最低溫度只有零下273.15攝氏度而高溫卻無限?學過物理的我們都知道世界上的最低溫度只有零下273.15攝氏度,當溫度達到來這個程度的時候又被稱為絕對零度。但是同樣的,物體的最高溫度卻沒有上限,宇宙中最炙熱的物體早已遠遠超過了上億攝氏度。
  • 溫度有零下273.15度的最低點,為何有沒有最高點?
    但是生命對於溫度的要求也是不一樣的,比如說我們地球上的生命,它所適宜的溫度,可能對於外星生命來說就不適宜了。比如說溫度,如果達到將近一百度,那麼對於我們來說無疑是一個噩夢,但是對於其他的外星生命來說,可能卻是他們生命的溫床。為了能夠更好的去理解和探索溫度,我們將溫度進行了一些定義。溫度它分為零上和零下。
  • 為什麼溫度有下限,沒有上限?絕對零度是什麼?這裡一次說清楚
    溫度,是我們再熟悉不過的物理學概念。我們都知道,水沸騰的溫度是100攝氏度,到0攝氏度的時候,水就會結冰。每一天我們都在根據溫度的變化決定穿什麼衣服。然而許多人可能不知道,溫度有下限,但是沒有上限。物理學家確定的溫度下限就是絕對零度,也就是零下273.15攝氏度,而宇宙中的恆星溫度可以達到上百萬攝氏度甚至上億攝氏度。
  • 為什麼溫度有下限,沒有上限?絕對零度是什麼?這裡一次說清楚
    溫度,是我們再熟悉不過的物理學概念。我們都知道,水沸騰的溫度是100攝氏度,到0攝氏度的時候,水就會結冰。每一天我們都在根據溫度的變化決定穿什麼衣服。然而許多人可能不知道,溫度有下限,但是沒有上限。物理學家確定的溫度下限就是絕對零度,也就是零下273.15攝氏度,而宇宙中的恆星溫度可以達到上百萬攝氏度甚至上億攝氏度。這究竟是為什麼呢?要解釋這個問題,我們先要了解一下溫度在物理學的含義。在經典的物理學理論中,溫度指的就是物質內部粒子熱運動的程度,粒子運動越快,溫度也就越高。這幾乎等同於我們對速度的概念。
  • 溫度為什麼可以無限不斷升高,而低溫卻有零下273.15度的極限?
    在我們日常生活中,每天都要接觸溫度,人類把溫度從零度作為零界點進行定義,零上和零下,在我們的認知裡,溫度是沒有上限的,幾百度,幾千度,幾億度,幾億億度可以無限上升,太陽內部中心的溫度達1500萬攝氏度,但這遠不是溫度的上限,科學家在核聚變實驗室中可以將溫度提升到上億度,但這遠不是溫度的上限,也就是說溫度目前是沒有上限的。
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    導語:溫度沒有上限,最低溫度卻被限制在零下273.15度,這意味著什麼?人也需要在適宜的溫度環境下生存,就像是夏天熱了要開空調降溫一般。這就是我們需要適宜的溫度來保證自己的舒適感。其實地球上的很多生物都是如此,他們都有自己需要的溫度,不過話說回來,溫度沒有上限,最低溫度卻被限制在零下273.15度,這意味著什麼?
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    為什麼溫度沒有上限,卻有一個「絕對零度」的下限呢?漲知識了!生活中,一年四季不停的變幻不停,夏天顏色讓我們難以忍耐,冬天嚴寒,讓人只想縮在床上,春秋氣候很好,溫度非常適合我們,不冷不熱。溫度和我們一直相伴著,每一天,每一個小時,每一刻。
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    有些生物可能只適合這個溫度,但有些生物可能無法適應這個溫度。在我們的日常生活中,我們需要每天觸摸溫度。人類將溫度從零定義為零,零點作為起始點。在我們的認知中,溫度沒有上限,幾百度,幾千度,幾億度,甚至無限上升。每個人都知道太陽中心的溫度。它達到1000多萬攝氏度,但這不是溫度的上限。
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    所以才能夠讓生命誕生,不過溫度這個詞是人類自己命名的,科學家通過研究之後,發現,溫度是有最低下限的,溫度的最低下限就是分子靜止的時候,但是目前科學家還沒有發現絕對零度,但是科學家知道絕對零度是零下273.15攝氏度,沒有溫度可以比它更低,那麼有很多人提出一個疑問就是溫度有最高上限嗎?下面我們就一起來看看科學給出的猜想!
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    為什麼溫度上限可以達到上億攝氏度,而最低溫度卻沒有零下幾億?最近夏天的酷熱時候已經過去了,溫度已經20多度30度左右徘徊。但是還想起40多度的日子,真的是超級難受。不過溫度究竟有沒有最高的限制呢?大家都知道太陽溫度是很高的,但是似乎並沒有聽到過溫度有最高的限度。
  • 為什麼溫度最高能達到1.4億億億億攝氏度,最低只有-273攝氏度?
    在我們上中學的時候,物理老師告訴我們:溫度有高有低,最低的溫度就是絕對零度,約為零下273.15攝氏度,而且這只是一個理論上的下限值,是一個無法達到的最低極限溫度。同時物理老師也告訴我們,溫度是沒有上限的。因此,在很多人的認知裡,溫度是有下限值,而沒有上限值的概念。
  • 宇宙中溫度的本質是什麼?溫度有下限,溫度有沒有上限呢?
    溫度是衡量物體冷熱程度的一個指標,從微觀上來講,就是物體內部分子運動的劇烈程度,溫度高,運動就劇烈,溫度低分子運動就緩慢。人也擁有溫度的屬性,人類的平均溫度在37攝氏度左右,適宜人類生存的溫度大約時15攝氏度。當然,人類也可以在一定範圍內改變溫度,比如將水加熱或者將水冷凍。
  • 為什麼溫度沒有上限,卻有最低下限?絕對零度是根據什麼來判斷的
    為什麼溫度沒有上限,卻有最低下限?科學家認為溫度是沒有上限的,有時候溫度能夠高達幾百度,幾千度甚至上億度,但是溫度卻有下限,這個下限就是絕對零度273.15度,為什麼溫度有絕對下限呢?當粒子的運動程度下降的時候,也就是溫度開始下降的原因,而粒子運動有一個極限,就是靜止,如果粒子完全靜止的話,溫度就達到了極限,這個溫度就是絕對零度,分子沒有了運動,溫度就不會變了,但是粒子的運動只是一個概念,它沒有完全靜止的狀態,只能說是粒子可以非常的慢,所以溫度不可能達到絕對零度,只能夠無限的接近,從另一個粒子動能的角度也可以理解,當粒子的運動是靜止的時候,動能就是零,熱能也會是零!
  • 為什麼高溫無限,而最低溫度為-273.15攝氏度?
    為什麼高溫無限,而最低溫度為-273.15攝氏度?廣義上來講溫度表示物體的冷熱程度,在日常生活中最直觀感受就是每天的氣溫高低,例如北方的冬季天寒地凍大雪紛飛溫度都是零下二三十攝氏度,而南方的夏季溼潤炎熱,溫度可以飆升到零上三十攝氏度。
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    簡單來說,通過理論和實驗,可以得到絕對零度約為零下273.15攝氏度。至於這個結果是怎麼得到的,先來簡單了解一下為什麼會有絕對零度的概念。粒子的熱運動會讓物體產生溫度,所以溫度在本質上其實是用於度量粒子的熱運動劇烈程度。
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    現如今科學家們在尋找適宜人類居住的星球時,溫度也是首先考慮的一個元素。不同的生命對於適宜居住的溫度要求也有所不同。人類最適宜生活的溫度是23度,而或許生活在遙遠星球的外星人,就又有另外一個溫度要求。而在我們的日常生活中我們也可以發現,對於溫度來說是沒有一個真正的上限的,但是卻有一個絕對零度的下限。