已知宇宙中最冷的地方是哪里?
宇宙中的最高温
在我们的认知中,太阳就是一个不停燃烧的火球,它的表面温度可以达到6000℃,这是什么概念,要知道我们炼化钢铁,把钢变成钢水所需要的温度也不过是1500℃左右,太阳的表面温度足以融化地球上的任何物质,最耐热的钻石和航天飞船也不例外,只要一靠近太阳表面,一切都会瞬间被气化,可太阳的温度也不是宇宙的最高温。宇宙最高温是发生在138亿年前宇宙大爆炸的一瞬间,科学家将那一瞬间的温度命名为普朗克温度,约为1.4亿亿亿亿℃。现代科学认为,任何东西比这更热就毫无意义了,这个温度只存在于宇宙诞生的奇点中,在一瞬间超级能量大爆发,形成了现在的宇宙,而当时的普朗克温度也随着宇宙膨胀而逐步消退,如今宇宙间已经找不到这个温度了。
而在2020年4月2日,中国自主设计的核聚变实验装置、被称为“人造太阳”的东方超环首次实现了在1亿℃情况下稳定运行10秒的重大突破,这一成就说明,人类文明距离成功呈现可控核聚变又近了一步。但我们人类所制造出的最高温度可远远不止1亿℃,在2012年时,高能物理学家们用加速器生成了5.5万亿℃。
用物理语言来描述的话,温度就是粒子运动速度的外在表现,不论是一个粒子,还是一群粒子,它们运动越快,温度就越高,这属于微观温度。而我们日常所说的温度,是人类感受到大量空气分子的热运动的宏观温度,它们受到太阳热辐射的影响,在大气圈内反复运动并传导热量。所以说单个或者多个粒子的5.5万亿℃对人类是没有任何威胁的,也根本影响不到整个宏观世界,这就是为什么人暴露在太空中会被冻死而不是被太阳的高温热死的原因。毕竟太空中的物质密度很低,有限的几个原子运动速度再快温度再高,也不至于烧毁人体。
宇宙最低温度—绝对零度-237.15℃
介绍完宇宙最高温度,咱们来看看最低温度,也就是绝对零度,-273.15℃。这个温度有零有整,是怎么得来的呢?
前面说过,粒子的运动速度越快,温度就越高。那么如果想让温度变得足够低,就要让粒子的动能变得足够小,当粒子不再运动,动能为零时就是最小值,此时温度也会降到最低,这就叫绝对零度,这是个根据实验结合理论推导出来的结果。而爱因斯坦的相对论表明,宇宙中不存在绝对静止的参照系,任何物体都会存在某种运动,静止只是相对的,量子力学也表明,粒子不会停止运动,否则它们的位置和动量就能同时被精准测量出来,从而违背不确定性原理,所以说,绝对零度是一个永远无法达到的数值,只能无限接近。目前已知最接近绝对零度的温度是在实验室实现的,物理学家把一块金属,铑,冷却到了-273.1499999999 ℃,但仍然高出绝对零度,哪怕这个差值可以忽略不计,但就是无法达到绝对零度。
已知宇宙中最冷的地方
目前科学家们发现的宇宙最冷的地方叫做回力棒星云,距离地球5000光年,是尘埃和电离气体的星际混合体,它的温度可以降到零下272℃,只比绝对零度高1摄氏度,被科学家们称为“宇宙冰盒子”。回力棒星云的“前身”其实是一颗恒星,在这颗恒星消亡的时候发生了极为剧烈的膨胀,由于回力棒星云中的气体被中心恒星以非常高的速度抛射出去,许多热能在一眨眼的功夫就消失了,所以留下来的星云温度也跟着降到了极低的一个数值。
如果温度真的达到绝对零度,那么现代物理学的两大基石,相对论和量子力学都会彻底崩溃,时间和空间的意义都会消失,在绝对零度的宇宙中,一切的能量都会消失,空间中将没有任何能量,这个空间内的所有东西也将不再发生任何变化,时间会完全停止下来。但是,宇宙真的会耗尽所有能量吗?按照熵增原理来看,宇宙会将有用能量转换成热能,到了那时,宇宙的熵达到一个最高的极值,宇宙将会保持一种最低,但非零的能量状态,也就是所谓的“热寂”,而这,可能是宇宙的结局,同时也是时间的结局。科学家们根据热寂的猜想,为宇宙的终结过程做出了预测:在10^14年后,宇宙中将不再产生新的星系和恒星,而剩下的那些天体将会逐渐耗尽自身的核燃料,最终熄灭。
但宇宙中还存在着很多未知,我们了解到的仅仅只是冰山一角,绝对零度之下或许藏着一个新宇宙也说不定,人类所总结出来的理论也不一定能适用于整个宇宙。你觉得呢?欢迎留言评论。