宇宙并不存在最高温度的说法
按照今朝的本家儿流理论 , 宇宙发源于奇点的大爆炸 。 而奇点具备以下三个特点:
密度无限大;空间曲率无限大;温度无限高 。 也就是说 , 宇宙并不存在温度的上限 。
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跟着宇宙大爆炸之后 , 空间发生膨胀 , 跟着膨胀进行宇宙的整体温度是在逐渐下降的 。 宇宙大爆炸的余热 , 我们叫做宇宙微波布景辐射 , 现在还在宇宙中传布 , 他们作为布景辐射 , 今朝还连结着2.7K的温度 , 用我们此刻的探测器可以很好地获得宇宙微波布景辐射的信息 。
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我们也很轻易发现 , 2.7K其实已经很接近绝对零度的 , 绝对零度在开氏温标下是0K , 换算一下我们常用的温标 , 也就是-273.15℃ 。
最低温度是咋来的?
既然没有最高温度 , 那为什么会有最低温度呢?
研究“热活动”的是热力学 , 而热力学也有几大定律 , 此中热力学第三定律是这么说的:
不成能经由过程有限过程 , 系统冷却到绝对零度 。
其实就是在说绝对零度不克不及达到的 , 所以宇宙中的最低温度应该就是绝对零度 。
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可能你要问这到底凭啥呀?其实这背后有坚实的理论和尝试作为撑持 。
在经典物理学傍边 , 温度说白了就是热 , 素质上是分子的热活动的猛烈水平 。 也就是说 , 温度越高 , 总体上分子的活动得越猛烈 , 我们可以用分子的平均动能量来权衡 , 也就是说 , 温度越高 , 分子的平均动能越高 。
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换句话说 , 对应的最低温度就应该是分子的平均动能降到最低的时辰 , 按照量子力学的不确定性道理 , 分子和原子固然还不至于不动 , 但当温度降低极致时 , 它们应该是在原地振动的 , 这时对应的温度就是绝对零度 。
不外 , 绝对零度不成能达到 , 它只存在理论傍边 。 这是因为 , 我们对于物体进行降温 , 最常见的法子就是拿一个温度更低的来匀一匀 , 若是要用最常见的体例来给一个物体降到绝对零度 , 这就意味着我们得拿一个比绝对零度的温度还要低的工具来匀 。
可问题是 , 绝对零度已经是理论上的最低温度了 , 若何再去找比这个还要低的温度的物质?是以 , 从最常见的方式来看 , 绝对零度是底子做不到的 , 这也是为什么会有热力学第三定律的原因 。
良多人觉得太空是绝对零度的 , 但并非如斯 , 宇宙其实很空旷的 , 我们可以按照广义相对论和宇宙学道理推导出宇宙的密度 , 这个程度大要是一立方米还不到一个氢原子的程度 。 所以 , 外太空现实上并不克不及很好地表现出温度来 , 原因就是粒子数太少了 。 所以 , 太空并不是绝对零度 , 因为宇宙微波布景辐射的存在 , 我们甚至可以认为宇宙就是2.7K的 。 若是有宇航员在外太空遭遇了不测 , 好比宇航服破了 , 那宇宙并不是被冻死 , 而应该是因为气压太低 , 导致体液沸腾 , 肺泡破裂而死 。
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当然 , 要打破热力学第三定律也可以很粗暴 , 就是你真的弄出一个绝对零度的物质 , 那就打破了 。 这其实和打破相对论是一个事理 , 相对论的根本假设光速不变道理 , 推导出信息、物质、能量不克不及超光速 , 所以我们只要知道这三者超光速的环境就行 。 不外 , 100多年来 , 还没有人做到这一点 。
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