什么是普朗克温度?
1.4亿亿亿亿度,宇宙温度的上限?那下限又是多少?温度是自然界中七大物理量之一,138亿年前宇宙大爆炸的瞬间,温度到达了1.4亿亿亿亿度,这一刻被认为是宇宙最高温度,又被称为'普朗克温度'。
那么宇宙的最低温又是多少呢
在宇宙中,最低温度又称绝对零度,即零下273.15℃。一旦达到这个温度,所有粒子都会停止运动,物质也会丧失基本形态,量子力学的不确定性原理将被打破,时间和空间也失去了意义,所谓宇宙也就不复存在。不过这是一种理想状态,静止是相对的,也就不存在绝对的静止状态。而且,粒子具有不规律性,它们会永无休止地发生振动,其之间位置也在不断的变化,所以,动能永远不可能为0。'回力棒星云'是目前发现的宇宙最冷的地方,里面的温度为零下272°,仅比绝对零度高1度。
显然不管是宇宙最高温,还是最低温,都不是人类可以轻易到达的地方,那科学家是如何确定这两个数值的呢?
从微观的角度来看,宇宙万物都由粒子组成的,粒子们每时每刻都在发生运动,不过,每个粒子运动的速度是没有办法依次测量的,但若采用统计方法,从整体上分析粒子的平均动能,就会一目了然,科学家们发现,平均动能越大,温度也会越高;平均动能越小,温度也会越低。所以,'温度的本质就是粒子的运动',当粒子运动到最快的时候,就是温度的上限,粒子运动静止的时候,就是温度的下限。
前面提到,宇宙最高温度是普朗克温度,源于138亿年前宇宙大爆炸,1.4亿亿亿亿℃,也是目前宇宙的温度上限。根据相对论'速度越快,质量越大',除光子以外所有的粒子都达不到光速,只能趋近光速,而在这个过程中,粒子的质量会趋于无限大,当达到某个临界值时,就会向内压缩成黑洞,此时,物质陷入时空奇点内,温度也就没有了概念。所谓温度的上限也就不存在了,不过,如果发现新规律或者新宇宙,现在'温度的上限'也许就会被改写。
地球上,人们在对撞机里找到了'粒子运动速度最快的地方',目前在最先进的大型强子对撞机里,粒子高速运动的瞬间温度可达10万亿℃,在追寻绝对零度的过程中,科学家昂内斯教授,通过压缩氮气节流预冷氢的方法也最终得到了-268.95 °的低温。