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宇宙最低温仅有
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2022.07.25 广东

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宇宙的力量无法穷尽,每一个探索生命的人都是初学者。地球上之所以能够孕育众多生命,是因为它有着适宜的温度,然而在地球之外的宇宙,温度的变化超乎人们的想象。宇宙的最高温度可以达到1.4亿亿亿℃,然而最低温度却只有-273℃。如此巨大的温度差成为一个困扰人类多年的难题,无数人为破解它而废寝忘食。

寻根溯源,科学脉络晰

想要探索宇宙巨大温差的本质,我们首先需要从温度二字入手。何谓温度?不同的人有着不同的解读。在一些人看来,温度就是一种表示冷热的概念。而对于其他人来说,温度就是一种计量单位,通常代表多少摄氏度。

抛却温度表面上的表现与概念,人类需要理解温度的本质。温度其实是大气分子在运动过程中产生的热量,如果大气分子运动的速度较快,分子之间产生的摩擦力就越强,摩擦生热的原理人尽皆知,因此分子产生了大量的热量,与此同时,温度也会提高。

如果大气分子处于低速运行的状态,分子间的摩擦力减小,温度也会降低。因此温度改变其实是分子界的一种运动,而温度则是大气分子运动快慢的外在表现。

分子运动速度的快慢与温度的变化是相互影响的,分子运动速度越快,温度提升较快,而如果温度维持在一种较高的水平,分子的运动速度也会随之加快。在人类的固有认知中,光速是世界上最快的速度,而最高温度必定与最快速度相关,也就是说,光速便是最高温度的代表。

然而事实并非如此,目前人们确定的最快的速度是光速,然而人类认知尚未完善,光速只是理论上最快的速度。科学家认为在宇宙中还存在更快的速度,这种速度远远超越光速。也就是说,人类的想象是宇宙最快速度的唯一限制,分子的运动速度无法达到最大值,而分子运动产生的温度也是没有最高限制地。

人类无法找到最快的分子运动速度,便无法找到温度的最大值,那宇宙最高温度1.4亿亿亿℃是如何得来的呢?原来,1.4亿亿亿℃并不是一个具体值,而是一种近似值。

分子运动

人们普遍认为目前分子最高的运行速度发生在宇宙大爆炸的时刻,科学家们将它称之为普朗克时间。宇宙大爆炸时期的速度是超越人类认知的,它仅仅只需要10的负43次秒。人们测定宇宙大爆炸的瞬间产生普朗克温度为宇宙最高温度,达到1.4亿亿亿℃。

宇宙大爆炸时期分子的运动速度最快,因而产生的温度也是最高的。科学家在现有理论的基础下计算出了分子运动速度最高的瞬时值,在瞬时值的参考下,科学家们便得出了1.4亿亿亿℃的温度最高值。科学家们将1.4亿亿亿℃称为普朗克温度,这也是目前宇宙中人类所能探究到的最高的温度。

举一反三,高下立现

宇宙的最高温度因为分子运动速度快而产生,同样的道理,宇宙的最低速度也是因为分子的运动速度慢而产生的。

宇宙分子

分子的运动速度没有上限,然而分子的运动速度却存在着下限。速度是衡量一个物体运行快慢的单位,只有物体移动才会产生速度,也就是说,速度只能是0或者正数,不可能存在着负数值。在人们的认知中,分子静止就是他们运行速度的最低值。当分子静止的时候,他们的速度为0,此时温度最低。

通过计算,人们得出了一致的结论,当分子静止的时候,温度为-273.15℃,而这个温度就是整个宇宙中最低的温度。世界上的运动与静止状态都是相对的概念,因此并不存在绝对的静止,而绝对静止状态下的-273.15℃也只是一个理论值。-273.15℃也被人们称之为绝对零度,同宇宙最高温度一样,它也只是一种近似值。

如此分析,宇宙最低温只有-273℃,而最高温却高达1.4亿亿亿℃的疑问便可以大白于天下。分子的运动速度不同造成了温度的不同,宇宙中分子的最高运动速度超乎人们的想象,于是我们得到了1.4亿亿亿℃的数值,然而宇宙中的最低速度为0,我们也得到了-273℃的数值。宇宙中的最大数值与最小数值对比,温度的差距可想而知。

憧憬未来,科学探索永不止步

尽管1.4亿亿亿℃看起来让人十分恐惧,然而这是宇宙诞生的时候的温度,在宇宙走过的漫长岁月中,分子速度达到最高值的机会仅此一次。从科学的角度来看,如今的宇宙没有能力产生如此高的速度,因此1.4亿亿亿℃的熟知也只能停留在历史。人类对于1.4亿亿亿℃没有具体的概念,这样的数值也超越了我们认识的范畴。

绝对零度

宇宙爆炸的瞬间足以毁天灭地,如果现在的人们依旧拥有这样的能量,世界将面目全非。从宇宙安全的角度来看,尽管我们测量到了宇宙最高温度1.4亿亿亿℃,但是人类并不希望再一次亲眼见证这样的温度。

相较于1.4亿亿亿℃,人们总是对宇宙的最低温度-273℃存在着一种莫名的亲切感。这样的温度下所有的事物已经趋向于静止的状态,而此时的宇宙也已经进入了一个平静的、低速运行的状态。相较于宇宙爆炸初期的高温,最低温度更容易被人接受。

尽管宇宙绝对静止是一种空谈,但是毫无疑问,目前宇宙有着向绝对静止靠近的趋势。在未来的几十甚至上百亿年之后,宇宙的运行速度达到了一个最低值,彼时温度也将无比接近于-273℃。

起初人们只是将温度理解成一种物理概念,它表达的是一种冷热的感觉,并不存在着复杂的反应。然而事实并非如此,最高温度的产生伴随着爆炸现象,分子之间发生了复杂的化学反应。宇宙最高温度和最低温度的诞生,远远不像人们想象中的那样简单。

宇宙是一个复杂的生命体,人类或许永远无法穷尽隐藏在其中的真理。然而只要人类的生命尚未停止,我们就依旧走在探索科学的道路上。 

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