1.4亿亿亿亿℃和-273.15℃多恐怖?物理定律全部崩溃,时空没意义


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1.4亿亿亿亿℃和-273.15℃多恐怖?物理定律全部崩溃,时空没意义


温度 , 是我们认为规定 , 用来测量物体内分子和原子平均动能的物理量 , 一般来说 , 温度和其动能成正比 。

温度变化
在地球上 , 自然环境中最冷的地方是南极洲 , 曾经测得最低温为零下94.2℃ , 而最热的地方是位于伊斯兰共和国境内的卢特沙漠 , 最高温度可以达到71℃ 。
但是这点温度 , 对于整个宇宙空间来说根本不算什么 。
接下来我们就来了解一下 , 宇宙最高温1.4亿亿亿亿℃和最低温-273.15℃有多恐怖?如果达到这个温度 , 物理定律将全部崩溃 , 时空也失去意义 。

南极洲
定义温度宇宙中所有的物质都是由各种粒子构成 , 正如前面所说 , 温度越高的物体 , 内部的分子和原子随机运动或振动就会越强烈 , 反之亦然 。
因此科学家们根据粒子的运动 , 并通过实验结合理论 , 得到宇宙最高温度和最低温度 。
当粒子停止运动的时候运动的时候 , 就不再产生热运动 , 此时也就达到了绝对零度 , 我们可以用0开尔文表达 , 也就是零下273.15℃ 。

物质由粒子构成
而当粒子在运动过程中的 , 在一定压力下 , 运动速度接近光速时 , 能量就会趋于无限大 , 达到温度极限 , 也就是绝对的最高温度 。
此时的温度可以达到1.4×10^32开尔文(普朗克温度) , 也就是1.4亿亿亿亿℃ , 这个温度仅在138亿年前 , 宇宙大爆炸时 , 在10^-43秒达到的温度 。
宇宙最高温度在宏观世界中 , 当物体的内能增加 , 分子和原子就会挣脱化学键 , 自由度就会相对变高 , 而此时物体就会从固态变为液态 , 最终变成气态 。

水在不同温度下的三种状态
在地球上 , 我们对温度的感知还比较强烈 , 比如当温度为0℃时 , 冰可以逐渐开始融化 。
当温度达到100℃时 , 在标准大气压下 , 水会沸腾 。
当温度达到500℃时 , 铁会发出暗红色的光芒 , 1000℃时 , 会发出白色的光芒 , 达到1538℃时 , 它就会开始融化 。
在这之后 , 铁和其它熔点更好的物质 , 还可以持续升温 , 即便最后变成气态也是如此 , 此时分子和原子的运动会变得更加猛烈 。

烧红的铁
温度开始剧烈增长后
当温度升高至大约5000多℃时 , 就可以达到太阳表面的温度 , 此时分子会被电离成单个的原子 。
电子因为获得了个更高的动能 , 所以逐渐脱离原子核 , 变成带正电的原子核和带负电的自由电子 , 这就是我们所说的等离子体 。
当温度升高至大约200亿℃时 , 原子核开始被电离 , 此时其中的质子和中子会挣脱束缚 , 变成单个自由的粒子 。

等离子体
当温度升高至大约2万亿℃时 , 质子和中子已经失去稳定的结构 , 它们会被分解成更基础的夸克和胶子 。
此时二者就会形成一个致密的等离子体 , 也就是我们所说的夸克汤 , 其密度可以达到400亿吨/立方厘米 。
在地球上 , 我们可以通过相对论性重离子对撞机 , 将粒子加速到亚光速 , 就可以获得这样的状态 。
甚至在大型强子对撞机中 , 通过用高能质子猛烈撞击重原子核 , 还可以获得温度达到10万亿℃的夸克汤 。

大型强子对撞机
等到温度达到大约2000亿℃时 , 这些带质量的粒子 , 就会像光子一样 , 不受质量的约束 , 开始以光速运行 , 不过此时的温度还没有达到宇宙最高温度 。

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