超高溫:普朗克溫度有多高?
絕對零度是 -273.15攝氏度,0 k,而普朗克溫度是 1.416833(85)x10^32K,即宇宙大爆炸的溫度。
絕對零度是物體的設(shè)計低溫度,那么溫度是否有上限呢?若有額定溫度是多少呢?
溫度不但有下限,實(shí)際上,溫度也是有上限的,但這已經(jīng)高到離譜,除了高能物理學(xué)家外一般沒有人會談?wù)撍?。額定的可能溫度就是普朗克溫度(Planck temperature),等于10^32K(開爾文K為熱力學(xué)單位,與攝氏度的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:開氏度 = 攝氏度+273.15)。
? ? ? 而相比之下,太陽中心的溫度為1500萬K(1.5x10^7 K);硅可在10億K(10^9K)的溫度下通過核聚變產(chǎn)生。簡而言之,普朗克溫度是極端之高。
一些科學(xué)家相信我們或說至少是我們的宇宙已經(jīng)經(jīng)歷過了普朗克溫度,盡管這個瞬間你沒有趕上。這發(fā)生在宇宙大爆炸之后的10^(-43)秒,這是一個極短的時間,宇宙也就此誕生。
絕對零度(零下273.15攝氏度)比普朗克溫度更容易理解。在統(tǒng)計熱力學(xué)中,熱量是運(yùn)動的一個函數(shù),分子的運(yùn)動產(chǎn)生了溫度。分子運(yùn)動越劇烈,則溫度越高,反之亦然。那么,若溫度越低,分子運(yùn)動則表現(xiàn)得越少。而當(dāng)分子停止運(yùn)動時,則就達(dá)到了絕對零度,即為0 K或-273.15℃。當(dāng)然分子不會完全停止運(yùn)動,即絕對零度無法達(dá)到。
從前面我們已經(jīng)說到,分子運(yùn)動的速度越快,溫度就越高。在10^10K時,電子的速度接近光速,但它們同時質(zhì)量也變得更大(狹義相對論),所以它們的溫度還能繼續(xù)上升。在達(dá)到10^32K時,如此驚人的密度獲得了更高的溫度,這會導(dǎo)致物質(zhì)的每個粒子變成自己的黑洞,而我們平時所理解的空間和時間將會崩潰。因此,普朗克溫度是物質(zhì)溫度的上限,或者說至少是目前理論中可想像的額定溫度。
不過,若量子引力理論有所突破,那時我們就有可能會發(fā)現(xiàn)比普朗克溫度更高的溫度。但是坦率地說,這種前景令人心涼。
有些專家認(rèn)為:太陽的溫度并不是宇宙中額定的溫度,宇宙中有許多質(zhì)量體積都比太陽更加龐大的恒星,這些恒星的內(nèi)部的核聚變相比于太陽都規(guī)模更叫龐大,速度更加劇烈,因此溫度也是難以想象的到。但是對于宇宙的額定溫度,高達(dá)33位數(shù)的溫度來說,太陽的溫度或許還不夠它的一個零頭。

















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