熱到極限，溫度有多高？

大多數人都知道對溫度劃分界限的一個標準：零度。但是事實上，在熱力學裡我們稱之為「絕對零度」，絕對零度所用的溫度單位是開爾文(Kelvin，簡寫為K)，換算成攝氏度應為-273.15度。它們之間的區別就在於零攝氏度是海平面上的淡水的冰點，開爾文是完全沒有熱度。這裡所指的熱度當然是原子運動的作用，沒有運動就沒有熱度。這反過來又說明，這是從客觀角度來說最低的溫度，但是與此相反的，有沒有一個最高的溫度存在呢？

信不信先放到一邊，我們現在可以假設它可能是存在的。從現有理論出發，就算存在一個最高溫，那也是在宇宙大爆炸之後出現的。我們不能在實驗室里拿一個東西不停加熱，所以只能依靠數學演算出當溫度上升到極高的時候會出現什麼。那麼科學家們得到的第一個答案是什麼？沒人知道。最多人贊成的物理學模型是說，當溫度不停上升打破一個點之後，就到達了不會再升高的最高點。那麼這個點是真的不會再變熱了，還是說科學家還不知道到了那個點之後會發生什麼。

我們先來談談到達高溫之後會發生什麼。當一個物體到達超熱的溫度時就會發出遞減的波長(相當於遞增的頻率和增加的能量)。當溫度不斷升高，它發射的波長所含能量也會遞增，從可見光到X光、伽瑪射線(γ射線)等等。理論上講對輻射的波長是有下限(相對的是能量上限)的。就普朗克定律來說，能量不能持續增加，否則會產生無法想像的射線。

而這個點，就在1.416833(85)x10^32K左右，通稱為普朗克溫度。在這個高點上，每個粒子的能量都增到讓物理規律要崩潰的高度。每個粒子都有自己強大的重力場，用現代物理學無法形容的方式互相影響。(為了說明一個量子粒子產生的能量是怎樣產生一個重力場的，請允許我在這寫出普朗克溫度到底有多少K：1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 K)

這又讓我們回到了愛因斯坦、霍金等等學者對萬能理論(Theory of Everything)探索上。用量子重力論，這個重要的方程式可以讓你在量子規模下形容重力的影響。而數學可以讓我們看到在溫度到達普朗克溫度之後的可能發生的改變。通過這些力量，我們或許能夠發現比普朗克溫度更高的溫度確實可能存在，至少我們現在還沒理由肯定它是不存在的。

一個用萬能理論進行測試的理論指出，在物理學上的最高溫度還會升高是因為「電子偶的生成」這一過程，在這個過程中，大量能量的輸入會引起粒子和反粒子成對出現，從而讓溫度高於1.416833(85)x10^32 K。有物理學家認為這些電子偶會生成的更多、更重，又將熱度抵消。

這一理論是對是錯現在還無從檢驗，但是也許超弦理論、多元宇宙或者其他全新的想法即將乘虛而入，一舉把這些疑問都解決。在此之前，現在總共有一個絕對零度及(理論上成立的)一個很有可能存在的絕對高溫。到底有還是沒有，端看我們能不能抓到機會找出確切證據。

（編譯：小笨；via Geek）

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