中科白癜风医院爱心公益 http://www.pfzhiliao.com/
本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。宇宙最低温度的限制是-.15℃，也就是我们常说的绝对零度，有了具体数字的存在，而且也经常被人提起，所以我们都知道宇宙有极限低温。但是极限高温呢？一般我们很少提到极限温度这个概念，所以导致我们很多人认为宇宙中的温度是无限的，可以任意的升高，但是整个宇宙的能量是有限的，那么又如何能存在无限高温呢？下面我们就说下宇宙的最低温度和最高温度！首先我们了解下什么是温度在物理学中，我们将有质量的粒子一般称为物质粒子，例如：质子、中子、电子，而那些无质量的粒子则称为辐射粒子，例如：光子。能量越高的物质粒子，说明其携带的动能越高，也就是运动速度越快，在宇宙学中我们会简单地称为“热粒子”，而那些动能低，运动速度慢的粒子称为“冷粒子”。能量越高的辐射粒子（光子），则拥有更短的波长、更高的频率。我们在宇宙中所能看到的所有普通物质结构都是由原子构成的，当然一些物质是由原子组成的分子构成的，这些原子和分子在物质结构中并不是静止不动的，而且一直在随机运动或者振动，而随机运动和振动的粒子就拥有了一定的动能，说明其携带一定的能量，这个能量就变现为物质结构内部的热能。换句话说，粒子在物种中的随机运动或者震动是物质产生热量的根本原因。而温度就是我们人类规定出来的，用以衡量物质中原子和分子所拥有平均动能的物理量。而绝对零度的定义是，物质中没有任何原子或者分子运动的状态，也就是物体的内能为0。而绝对零度也会让，宇宙中的基本粒子的动能为0，失去运动速度。这就违反了量子力学中的不确定性原理，任何物质粒子的动能和位置不可能同时确定，它们的乘积必须大约普朗克常数的1/2。而且辐射粒子，光子携带的能量也不可能为0，只会无限地接近0。所以，宇宙中不可能存在静止不动的粒子，也不可能存在不携带能量的光子，因此，绝对零度无法达到。宇宙中的极限高温我们知道整个宇宙中的所有物质和辐射粒子都来源于大爆炸，而大爆炸这个充满能量的状态来源于宇宙暴涨阶段，既然宇宙有起源，那么它肯定在过去的某个时刻存在极限高温。而且我们知道宇宙中的能量是守恒的，所以在宇宙诞生到现在能量并没有消失，那么我们将目前宇宙中所有的物质都转化为能量，并且将所有可能的能量形式都加起来，那么我们就能知道宇宙诞生时的极限温度了。在我们的可观测宇宙中，目前存在着普通物质、暗物质、中微子、反中微子、辐射，以及空间中固有的能量，其中普通物质粒子大约有10^80，中微子和反中微子的数量大约在10^89，然后我们在加上所有的暗物质和暗能量，然后通过E=mc^2将所有的物质都转化为纯能量，而这个能量大约对应于10^开尔文的温度。所以，我们将可观测宇宙中所有的能量都加在一起，是存在一个极限温度的。为什么我们平时不说极限高温呢？不说的原因是因为极限高温对我们人类来说，可望而不可即。不像绝对零度那样，目标就在眼前，虽然在理论上无法达到，但我们还可以通过技术手段无限的接近。而极限高温说的正是极限能量，其实我们人类一直在粒子加速器中追求更高的能量，但是我们人类所创造的能量，在宇宙中根本不值一提，比不上一颗无时无刻正在发光的太阳，比不上一次超新星爆发、比不上宇宙射线对地球的轰击、更比不上一次黑洞物质喷流和X射线、γ射线爆发。而且在创造更高能量的过程中还会存在一些灾难性的限制。例如：当我们把非常大的能量聚集在一个很小的空间内，就会创造出一个黑洞。不过这个黑洞并不是我们常见的那种能够吞噬一切的大型黑洞，而是微型黑洞。当我们将足够的能量附加于一个量子粒子，那么在非常小的尺度上就会创造一个微型黑洞，这个能量大约为10^19GeV，但是微型黑洞由于质量非常小，会在极端的时间内通过霍金辐射衰变。因此，高能量下黑洞的形成，也会阻止人类创造极限高温。在某一能量下，可能会重启宇宙暴涨阶段。宇宙的本质其实就是能量，能量可以创造一切，可以导致宇宙暴涨，可以诞生热大爆炸状态，可以创造出任何我们已知和未知的粒子，当能量达到一定的程度，就会造成空间呈指数膨胀。像是按下了宇宙重启的按钮。因此，我们通常不说宇宙极限高温是多少，因为在我们人类看来，高温确实是无限的，因为我们永远无法达到，而且宇宙中到底有多少能量其实我们并不是很清楚，一些数值只不过是我们人类估算出来的。所以讨论极限高温是没有意义的。

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/6638.html