网络上常常看到一些议论和疑问,就是关于宇宙中的温度问题。对这个问题不少人都有两个质疑:一是宇宙中为什么只有最低温度而没有最高温度呢?二是为什么高温那么高,低温却只有零下几百度(摄氏度,后同)呢?
其实这两个疑问都有误区,我们下面就来讨论一下。
朋友们看了前面的章节,应该知道了我们这个宇宙最高温度发生在什么时候了吧?就是在宇宙大爆炸刚开始那一刻,第一个量子级时间段里,这个时间就是10^-43秒时,宇宙温度为10^32度。
通俗的说就是在大爆炸开始1000亿亿亿亿亿分之一秒的时候,温度为1亿亿亿亿度。这个时间是在138.2亿年前的某一刻。
请注意,这里面有两个数据,一个是10^-43秒,一个是10^32K,这两个数据就叫普朗克时间和普朗克温度。这就是科学界认为的,不管从理论上还是实践上都无法超越的时间和温度临界点。
这个最高温度是根据现有理论推算出来的。太阳表面温度约6000度,地球中心温度也和这个差不多。而太阳中心温度为1500万度,大质量恒星为了激发更重物质的核反应中心温度可能达到60亿度,一颗刚刚形成的中子星中心温度可能达到100亿度,超新星大爆炸温度也可以达到几十亿到百亿度,而中子星相撞的温度可以达到2000亿摄氏度。
但这些温度除了太阳表面温度能够通过光谱等技术手段测量出来,其余的都还是理论计算。
现在人类掌握的最高温度是在实验室里制造出来的。8约,欧洲大型强子对撞机将接近光速的两束金属离子对撞,得到的瞬间温度5.5亿度的超高温,在这种极大能量中,中子和质子熔融为夸克和胶子,也就是所谓的夸克汤,验证了大爆炸宇宙模型描述的宇宙初始那一刻,是一锅“夸克~胶子等离子态物质”的粒子汤状态。
那么这个温度标示是什么意思呢?我们就来了解一些温标的内涵。温度的表示方式叫温标,是人类为了便于度量标识温度的高低而确定的刻度。
现在最常用的温标有开氏温标、摄氏温标、华氏温标。过去还曾有过兰氏温标、列氏温标,现在几乎不用了,这里也就不做介绍了。
开氏温标又叫开尔文,表示符号为K。是科学界确定的热力学温标,被定为国际温标,各种温标都以这个温标衡量确定。
开尔文温度0K(不是OK,是数字0K,就是0开,开尔文0度的意思),是表示宇宙中温度理论最低点。在这个温度下,物体分子就没有了动能和势能,动势为0,因此物体内能为0,温度到这里就再也低不下去了,科学界把这个温度叫绝对0度,是宇宙中最低温度。
迄今为止,无论是实验室还是在宇宙任何角落,都还没有发现0K温度,只有无限接近0K的温度。
宇宙微波背景辐射的温度为2.7K,宇宙中发现最低温度的地方叫布莫让星云,温度只有1.15K是唯一低于微波背景辐射的地方,还有认为宇宙大尺度网状结构的空洞里温度最低,但尚无证据说明;科学家实验室制造出的最低温度为0.5纳K,就是20亿分之一开(K),是最接近绝对零度的温度,在这种温度下,物质呈现出玻色~爱因斯坦凝聚态,光也会变成超流体,又成功的证明了爱因斯坦的一个预言。