當溫度超過1.4億億億億克耳文時,我們稱之為普朗克溫度

2020-12-04 全能雜談

我們都知道喝上一口剛泡好的茶,或者吃上一塊,看上去並不是很熱的豆腐,是一種面目猙獰的感覺,但這並不是我們今天要講的話題,所以那究竟什麼是最熱的?我的意思是:我們都知道有絕對零度,但有絕對熱度嗎?既當物質達到一個極限的溫度後,就再也無法提高溫度了。筆者今天將走進一個溫度越來越高的世界,探究其到底有沒有極限。

讓我們先從人體開始,你體內的溫度不是恆定的,你可能會說是37度,那的確沒錯,但那只是平均值。你體內溫度的波動會在一整天的周期之中變化,假設你晚上睡覺當時間進入凌晨5點時,可能你的身體會達到最涼的自然健康溫度,而當來到下午2點,可能體溫則會達到了最高點。另外危險的發高燒總是可怕的,42攝氏度將幾乎會致命。

全球最高氣溫的記錄在美國死亡谷,發生了4次,當時竟然達到了54攝氏度,82度是煮咖啡建議使用的溫度,在99度時蛋糕將能夠考得更完美,而來到1090攝氏度則是容顏剛噴發離開地面的溫度,請記住太陽距離地球1.496億公裡,所以與地球相比,在太陽表面正上方的溫度完全又是另一回事了,太陽表面測得溫度是5500度,但在太陽的正中心可說是熱的荒謬,太陽中心溫度達到1500萬度,也被稱為1500萬克爾文(克爾文溫標以絕對零度為其零點,它的基本單位是克爾文)。

克爾文溫標是具有與攝氏溫標相同的單位,但它是一種絕對刻度,所以其零點就是我們所知道的絕對零度,也就是我上篇提到的絕對零度-273.15度。當物質達到與太陽中心相同的溫度時,將會釋放出大量的能量,比如:如果你只是將圖釘的頭部加熱到太陽中心的溫度,這個圖釘將會殺死距離1600公裡範圍內的任何人,說到這一點,任何超過絕對零度的物體本身都會發出某種形式的電磁輻射,就比如你和我,雖然我們人類沒有明顯的發光,但我們真的會發射紅外光線,雖然我們人也無法看到紅外光,但紅外攝像機是可以的,那麼如果你真的想用肉眼看到某種擁有足夠的溫度來發光,那麼你必須將它加熱至798,000克爾文,那麼在這個溫度,幾乎任何物體都會開始發出暗紅色。

此外,我們的太陽其實根本稱不上是宇宙中最熱的物體,我的意思是1500萬克爾文已經是相當難以置信的熱,但在熱核爆炸期間達到的峰值溫度是3.5億克爾文,但在不算是最熱的,因為這溫度僅會短暫發生,然而再比我們太陽大8倍的恆星的核心內,在其生命的最後一天,當他自身崩塌大爆炸時,將可達到30億克爾文的溫度。

不過讓我們變得再熱一些吧,比如達到一兆克爾文,一切將變得無所謂了,但一兆克爾文究竟有多熱呢?答案,可是嚇死人了:有一個名為WR 104的恆星,距離我們地球大約8000光年,它的質量就相當於25個太陽那麼大,當它死亡塌陷時,其內部溫度將非常高,高到釋放巨大能量時,其飛向太空的伽馬輻射將強於太陽一生所產生的總能量。雖然伽馬射線是相當狹窄而短暫的,我們遙遠之外的地球應該算得上是安全的,但萬一事實並非如此呢,其實當WR 104崩塌時,即使地球在7.567兆公裡之外,它所釋放的能量仍然是個可怕的毀滅性的壞消息。

50秒的時間意味著地球將失去25%的臭氧層,是大規模滅絕食物鏈,枯竭和饑荒,就算是相隔8000光年以外也是一樣,那麼先讓我們回到離家近一點的地方,就在地球上的瑞士,科學家已經能夠將質子粉碎並製成原子核,此過程將製造高於一兆克爾文的溫度,他們已經能夠達到2~13兆克耳文的溫度,但不需要擔心,這對我們沒什麼大的影響,因為這些高溫僅能夠持續難以置信的短短一瞬間,且只觸及少量的顆粒。

寫到這裡,你以為要結束了嗎?在這寒冷的冬季,讓我們再熱情一些吧!

如果我們增加更多能量,究竟會怎麼樣呢?物體豈不是變得越來越熱嗎?理論上就是這樣,但實際上卻沒辦法完成,這也是目前我們人類科學家遇到問題的地方:當超過1.4億億億億克耳文時,我們稱之為普朗克溫度,這時我們的理論將不再適用,物體會變得比我們所認知的溫度更熱,已經超出我們認知的範疇,物體會變得那麼的不可思議,熱的已經無法被稱為所謂的溫度了。理論上來說,總量沒有限制,我們可以不斷添加能量,但我們已經無法知道,如果他比普朗特溫度更熱,究竟會發生什麼事情,以傳統學說來講,你也許可以這麼認為:當那麼多的能量聚集在一個地方,就會立即導致黑洞的形成

還是讓我們冷靜地考慮一下吧,科學家的研究勢必會遇到瓶頸,這個瓶頸也許就是人類本身不該擁有超出人類極限的科技,就像一個菸頭的溫度,去燙一下小螞蟻,那將是毀滅的,但燙一下人類只是起個泡,留個傷疤而已,如果我們人類自身從外形上再增加100億倍,是否就能走出這個瓶頸呢?歡迎下方留言,讓我們的大腦運動一下,如果你對我寫的文章感興趣,記得收藏、轉發、點讚和關注哦。

【補充一下普朗克溫度:它是自然單位系統中普朗克單位,並且是代表著量子力學中的一個基礎極限的普朗克單位。與絕對零度相反,普朗克溫度是溫度的基礎上限;在現有的量子理論的框架下,任何比這更熱的溫度是毫無意義的。這是宇宙大爆炸第一個瞬間的溫度(第一個單位普朗克時間)

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  • 什麼是普朗克溫度?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"。而且,粒子具有不規律性,它們會永無休止地發生振動,其之間位置也在不斷的變化,所以,動能永遠不可能為0。"回力棒星雲"是目前發現的宇宙最冷的地方,裡面的溫度為零下272°,僅比絕對零度高1度。顯然不管是宇宙最高溫,還是最低溫,都不是人類可以輕易到達的地方,那科學家是如何確定這兩個數值的呢?
  • 1.4億億億億°C,宇宙溫度的上限?
    像太陽這樣的中等質量黃矮星,在生命末期往往會生成一顆密度極大的白矮星,這種由原子和原子緊緊排列在一起而形成的天體,核心區域溫度達到了1億℃。而比太陽質量更大的恆星,在生命末期會生成一顆中子星,核心溫度10億℃,理論上存在的「夸克星」如果被發現,核心溫度肯定還會打破10億℃。
  • 宇宙最高溫度是1.4億億億億度,為何最低溫度只有零下273℃
    那麼,最熱的極限溫度又是多少呢?我們都知道太陽表面的溫度高達5500攝氏度,並且內部的溫度超過了2200萬攝氏度,由此可見,高溫的極限是非常驚人的,而目前科學家們探測到的宇宙中最高的溫度,來自於宇宙大爆炸發生時的一瞬間,達到了1.4億億億億度,科學家們將這個溫度命名為普朗克溫度。
  • 宇宙的最低溫度-273℃,最高溫度卻高達1.4億億億億度,怎麼算的?
    對於時時關注氣溫的我們來說,一天內最高溫是多少,最低是多少,我們都能測量的出來,那關於宇宙的溫度呢?溫度的存在其實是與微觀粒子運動的速度緊密相連,微觀粒子運動越劇烈,溫度就越高,微觀粒子的運動速度不可能超過光速,所以溫度有上限,上限是多少呢?溫度的上限被稱為普朗克溫度,大約1.4乘以10的32次方K。宇宙誕生100多億年來,只出現過一次普朗克溫度。
  • 宇宙最高溫度達到1.4億億億億度,為什麼最低溫卻只有-273度?
    夏天到了,我們又要面對高溫的蒸烤了,如果溫度達到30℃,我們就需要靠空調續命,如果溫度超過40℃,我們就有中暑的可能性,在人類歷史上測得的最高溫度發生在1922年的非洲利比亞的權埃爾阿奇亞地區,當地最高溫達到57.8攝氏度,是地球平均氣溫(15℃)的近4倍,是不是感覺很熱?
  • 1.4億億億億度,為什麼會被科學家認為,是溫度的上限?
    1億℃,而比太陽質量更大的恆星,在生命末期會生成一顆中子星,核心溫度10億℃,理論上存在的「夸克星」如果被發現,核心溫度肯定還會打破10億℃。根據「溫度等同於粒子運動速度」這一理念,溫度的上限其實也是速度的上限,而我們宇宙的速度上限則是每秒三十萬公裡的真空光速。
  • 1.4億億億億度,為什麼會被科學家認為,是溫度的上限?
    1億℃,而比太陽質量更大的恆星,在生命末期會生成一顆中子星,核心溫度10億℃,理論上存在的「夸克星」如果被發現,核心溫度肯定還會打破10億℃。 根據「溫度等同於粒子運動速度」這一理念,溫度的上限其實也是速度的上限,而我們宇宙的速度上限則是每秒三十萬公裡的真空光速。
  • 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?
    所以,當我們要了解這個宇宙的最高溫和最低溫時,我們就需要從整個宇宙尺度來看。在整個尺度下,宇宙是存在著最高溫和最低溫度的,其中最高溫是1.4*10^32K(1.4億億億億K,K是溫度的單位卡爾文),最低溫度是絕對零度0K,也就是零下273.15℃。首先,我們想說說這個最高溫度到底是咋回事?
  • 溫度的上限是1.4億億億億度,為什麼?西瓜視頻為你解答
    西瓜視頻創作人宇宙觀察提到,相對來說,粒子運動速度越快能量越高,宏觀物質的溫度也越高,粒子本身是沒有溫度的只能通過能量來表現其溫度,所以,在一定壓力下,每個粒子的運動速度都接近光速,能量也趨於無限大那就是溫度的極限,也就是絕對的最高溫度。而距離地球1.5億公裡的太陽,核心區溫度高達1500萬攝氏度,而在太陽生命末期誕生的白矮星,核心溫度為1億攝氏度。
  • 為什麼宇宙最高溫度達到1.4億億億億度,最低溫度卻是絕對零度-273度?
    在整個尺度下,宇宙是存在著最高溫和最低溫度的,其中最高溫是1.4*10^32K(1.4億億億億K,K是溫度的單位卡爾文),最低溫度是絕對零度0K,也就是零下273.15℃。宇宙大爆炸第一瞬間的溫度關於宇宙起源和演化的理論被稱為標準宇宙模型,如今也被叫做Λ-DCM模型,其中Λ代表暗能量,DCM代表冷暗物質,這個模型的基礎是宇宙大爆炸模型。按照這個理論,我們知道,宇宙起源於138.2億年前的一場大爆炸。關於這場大爆炸,我們如今所掌握的關鍵證據一共有三點:
  • 宇宙最高溫度高達1.4億億億億度,為何最低溫只有-273度?
    根據物理理論的推斷,我們宇宙是存在最高溫度和最低溫度的;由於我們把水的三相點定義為273.16K,在攝氏溫度中把冰水混合物定義為0℃,所以最低溫度就為-273.15℃,最高溫度為1.416833*10^32 K。
  • 宇宙最高溫度是1.4億億億億度,為什麼最低溫只有-273度?
    溫度 溫度是衡量物體冷熱程度的物理量,也就是和熱現象有關。要了解溫度的本質,我們需要從微觀視角來看。我們知道,宇宙中的萬物都是由微觀粒子構成的。 說回到正文,我們其實還不知道一件事,這就是宇宙大爆炸之後普朗克時間內發生的事情,這個普朗克時間是5.4*10^-44秒。這是因為我們目前的物理學理論無法描述這麼短時間間隔內的變化。或者說,我們目前的物理學理論認為這個時間尺度是時間變化的最小單位了。
  • 宇宙最高溫度是1.4億億億億度,為什麼最低溫只有-273度?
    我們常常能聽到「絕對零度」的概念,並且有些人認為這是宇宙中理論上的最低溫度(實際上,並不是,下文我們會提到具體原因)。那麼,宇宙到底存不存在最高溫度呢?我們可以先給出答案:宇宙是存在最高的溫度的。具體咋回事呢?我們今天就來聊一聊這個話題。
  • 為什麼零下273℃是宇宙最低溫度,1.4億億億億度是最高溫度
    272攝氏度比絕對零度(零下273.15℃)高將近1度。那麼從定義上,溫度就存在一個達不到的最小值,當然了,粒子移動速度也有一個上限,光速c。所以其實溫度也是有上限的,被稱為普朗克溫度,這個數字就是1.4億億億億℃。
  • 1.4億億億億℃是個什麼概念?你對溫度和熱的理解可能帶有偏差
    1.4億億億億°C是什麼概念在人類早先的生活中,可能並不知道什麼是溫度,當人類擁有火源那一刻起,只能感受到火會帶給人們溫暖,而風和冰這些物體只會讓人們感受到寒冷,至於為何會感受到,身體最先感受然後傳給了你的神經系統,神經系統會觸發身體的機制來禦寒或者警告你很燙,很危險。
  • 為什麼宇宙最高溫是1.4億億億億度,而最低溫是-273.15度?
    恆星就是一個大火球,以太陽為例,其表面的溫度大約為5500攝氏度,其內部的核心溫度為1500萬攝氏度,而某些超大質量恆星內部的溫度可以達到數10億度。 溫度的上限 宇宙中的最高溫度是普朗克溫度,它是138億年前宇宙大爆炸開始後第1個普朗克時間內的宇宙溫度。
  • 為什麼宇宙最高溫是1.4億億億億度,而最低溫是-273.15度?
    在我們的認知中,最熱無非就是恆星上。恆星就是一個大火球,以太陽為例,其表面的溫度大約為5500攝氏度,其內部的核心溫度為1500萬攝氏度,而某些超大質量恆星內部的溫度可以達到數10億度。實際上,宇宙中既存在溫度下限,也存在溫度上限。
  • 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
    我們人體正常的體溫是37℃,有些動物體溫可能更高,比如蝙蝠40℃。水結冰是在0℃為一個臨界點,平時我們喝的熱水大概是40到60攝氏度而已,我們在標準大氣壓下燒的開水也只有100℃。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。如果這個溫度再次出現的時候,就代表了現在的宇宙已經不存在,出現的已經是另外一個全新的宇宙。
  • 1.4億億億億℃是個什麼概念?你對溫度和熱的理解可能有偏差
    說了這麼多回頭一看,才說到60億攝氏度,跟題目中的1.4億億億億℃相距甚遠,而且我們在宇宙的恆星中已經在找不到比這更高的高溫了這就是溫度和熱量的概念,以及我們為何能感覺到冷熱。下面我們繼續尋找1.4億億億億℃,恆星中沒有這樣的溫度,那麼我們只能回到宇宙中,並且是早期的宇宙,那個溫度極高、密度極高的時刻。上文說到,溫度到了3000攝氏度有些原子就會被電離,那麼有沒有高溫能夠電離原子核的?其實還真有,在宇宙誕生的某一時刻,宇宙中沒有比氫(單個質子)更複雜的原子核了。
  • 1.4億億億億℃是個什麼概念?你對溫度和熱的理解可能有偏差
    說了這麼多回頭一看,才說到60億攝氏度,跟題目中的1.4億億億億℃相距甚遠,而且我們在宇宙的恆星中已經在找不到比這更高的高溫了。怎麼辦?別著急,我們需要換個地方繼續尋找高溫。在這之前,我們先說下溫度和熱量的區別,因為很多人會把這兩個概念搞混,也為了方便理解下文。