匡扶正义战狼神 发表于 2019-4-12 19:00

宇宙揭秘:为啥温度可升高到亿万度,下限却仅仅有负273.15度?

宇宙揭秘:为啥温度可升高到亿万度,下限却仅仅有负273.15度?尖端1号2019-01-05 23:32

这些天进入全国最冷的阶段了,许多地方被大雪覆盖,给行走或交通都带来了很多的麻烦,而冰雕、雪人、滑雪带来的乐趣,又是其他季节无法取代的。四季交替让我们的生活变得更加丰富多彩,从科学的角度来说,造成这种变化的直接因素其实并不复杂,它们是温度、日照时长、太阳入射角决定的地表照度,以及随之而来的干燥度、植物群落演变等自然现象。在这当中,温度是最核心的,也是我们能感受到四季变化的最直接因素。http://p8.qhimg.com/t01e6f28a20f3c9e592.jpg与此同时,温度又是最普遍的一个物理量,它并不仅仅局限于地球或太阳系内,而是在全宇宙都存在着,自从宇宙诞生之日起就有了它。然而它又是最深邃的一个物理量,因为关于它依然有太多的奥秘没有被破解,比如“温度的本质是什么”、“绝对零度是否存在”等问题,至今也没有任何一个科学家能够真正彻底地回答它,也许能从目前的科学信息库中找到许多看起来靠谱的答案,但是在更深层、更基础的物理概念那里,又会再次被它困惑。温度让人们着迷的原因,在于它的轻微变化,就能让地球上的万物以及我们人类自身,产生非常多的改变。而同时,在地球的轻微变化幅度之外,在宇宙的其他地方,温度却以非常极端的形式存在着,面对这些形式,我们人类仅仅能够从数字中感叹其震撼,却无法使用自己的感官想象,去仔细把握它是怎样的存在。比如太阳表面可达6000度,内部达到1000-2000万度;而中子星的表面就能达到太阳内部的最高温,而其内部甚至能达到可怕的60亿度。这些,都是我们无法感受的存在!http://p8.qhimg.com/t012d4599ca722df0bc.jpg然而你知道吗,温度虽然在宇宙中动辄上万上亿,但它其实拥有一个下限,宇宙中任何地方、任何物质都无法到达。并且和那些天文数字的高温相比,它距离我们人类生存环境非常接近,它就是在科学界大名鼎鼎的“绝对零度”:-273.15度!绝对零度之所以让科学家着迷,是因为它和光速一样,拥有一个神秘的属性:可以无限接近,却无法到达。但实际上,在这件事上,它比光速更加犀利,因为好歹光子是可以到达光速的,而绝对零度是彻彻底底地对宇宙间一切物质有效:没有任何物质能够到达绝对零度。http://p2.qhimg.com/t01f5cea6974a3f7253.jpg想知道温度为什么会有这个“下限”,要在微观层面去探查。我们都知道,物质总是由更小的粒子组成,而温度的数值所代表的的,就是这些微观粒子运动的剧烈程度。当温度升高的时候,粒子就会更加活跃、剧烈、混乱。因为这种剧烈程度是可以无限升高的,所以温度没有上限。显然,从理论上可以看到,粒子如果完全停止了运动,一切就进入了静止状态,温度也就达到了它的“下限”,这个就是绝对零度。由于从理论上可以完美预测它的存在,所以科学家对“绝对零度”的探索,并非为了证明它的存在,更多是想要知道它能否到达。目前对它的了解就和光速一样,人类还找不到任何理论方法能够到达绝对零度。而在天文观测的数据中也能看到,宇宙中目前已知的所有区域,都只能无限接近绝对零度,却无法到达。http://p4.qhimg.com/t01f230b6785638917e.jpg而与此相反,关于温度上限现在有一个谣言,那就是“粒子的运动速度接近光速的时候,就是温度到达上限的时候”。这句话看起来很有道理,因而被很多人当做了正确理解温度上限的理论。而实际上,在量子层面,有许多的粒子都是以光速的数万倍速度运行的,在量子力学上它们是“一维”的,拥有着“测不准”原理和“薛定谔的猫”揭示的观察效应等众多属性。因此,把粒子的运动速度和宏观的光速相提并论,本身就是错误的,更谈不上“光速决定温度上限”的说法。所以,至少在目前人类的科学信息看来,温度是没有上限的。http://p7.qhimg.com/t01021e4f73f208b436.jpg想要知道“绝对零度”能否到达,以及温度是否存在一个“理论上限”,也许随着人类科学技术的发展,能找到更基础的理论来回答这个问题。也许那个时候,被突破的不仅仅是温度本身的理论,还会揭示关于宇宙本身、万物存在等更加基本问题的奥秘,为我们打开一扇全新的天窗。
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