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溫度有絕對零度的下限,那麼溫度有上限嗎?答案出乎意料

138億年前,神秘混沌空間的一個奇點突然發生了大爆炸,爆炸瞬間產生的強大能量轉化為各種物質,物質又形成了各類天體以及其它的宇宙塵埃等。這就是宇宙的誕生。

宇宙大爆炸之後,不僅形成了各種天體,星系等,同時產生很多的物理規則,比如,時間,空間,溫度等都隨之而來,當然最神奇的還是生命的誕生,尤其是智慧生命的出現。

人類是地球唯一的智慧生命,誕生於數百萬年前,智慧生命的出現是為了破解這個宇宙的種種奧秘而來。那麼人類自然也是如此,人類誕生形成文明後,就開始了對這個世界,對這個宇宙種種事物的研究和探索。比如我們熟知的溫度。

可能很多人會說,我們每天都要跟溫度打交通,溫度有什麼稀奇的,事實上溫度的奧秘遠遠超出我們的理解,越是我們認為非常簡單常見的事物,往往越神秘,比如水是地球生命不可缺少的物質,但是我們對水的理解卻並不全面,有不少的科學一直都在破解水背後的奧秘。

那麼看似簡單的溫度其實並不平凡,在人類走進科技發展的道路之後,對溫度的研究和探索也在不斷深入,現在我們知道溫度有一個下限值,那就是絕對零度,也就是零下273.15攝氏,這是一個只可無限接近卻無法到達的溫度極限。

那為什麼溫度會有下限呢?科學家通過研究發現了影響溫度變化的其實是其內部的粒子熱運動。物質由各種原子組成,而原子核粒子的熱運動劇烈程度影響著溫度的高低。當粒子的運動越來越劇烈的時候,溫度也不斷升高,當粒子的熱運動不斷減弱的時候,溫度也隨之不斷降低。

可是粒子的運動減弱程度有一個極限,那就是停上,當粒子的運動完全停上的時候,溫度也降到了極限值,也就是絕對零度零下273.15攝氏度。不過,粒子的熱運動是永不停歇的,這意味著絕對零度只是一個理論極限,現實中無法達到。因為一旦粒子停止運動,其位置和速度就變成了一個確定的值,這與量子力學中的不確定性原理相矛盾。

現在我們知道了溫度是絕對零度這個下限值,那它溫度有上限嗎?可能很多人認為,粒子的運動劇烈程度沒有上限,那麼溫度也是沒有上限值的,事實上不是這樣。溫度其實也是有上限的,這可能跟很多人了解的不太一樣。在過去不少的研究中都認為溫度是沒有上限的,那為什麼現在又有了溫度上限呢?

要解釋這個謎團,我們要先了解一下普朗克溫度,所謂的普朗克溫度,以德國物理學家馬克斯·普朗克命名,是溫度的單位。它是自然單位系統中普朗克單位,並且是代表著量子力學中的一個基礎極限的普朗克單位。

根據狹義相對論,組成物體的粒子如果被加速到無限趨於光速,粒子的動能將會趨於無窮大,這就意味著物體的溫度會無限高。可是當高到一定程度之後,引力會強大到與另外三種基本力統一在一起,任何物質都無法存在,就連夸克等基本粒子也無法存在,所以更高的溫度已經失去意義。這個溫度就是普朗克溫度,具體大小約為1.4億億億億度。

這個普朗克溫度和絕對零度是不一樣的,絕對零度是一個永遠無法達到的溫度,只要粒子運動沒有完全停上下來,溫度就無法真正達到絕對零度這個極限值,而在宇宙中可能也不會存在這樣的溫度,人類目前在實驗室可以將溫度降到零下273攝氏度,雖然離絕對零度只有一步之遙,但卻是一道永遠無法跨越的溝。

同時,人體冷凍技術也可以讓一些想看到遙遠未來是什麼樣子的人提供了可能。只要將人體冷凍起來,我們的新陳代謝將會非常緩慢,可以讓我們的壽命增加幾十倍以上。等到千年以後,再將人體復甦,我們就在休眠中來到了未來。當然,人體冷凍技術可絕不是實現了超低溫就可以做到的,還需要很多其它方面的配合才行。

溫度的不斷升高的實現對於人類來說更是重要,相信我們都知道,地球現在的環境由於工業生產的破壞,已經越來越差。而且這種趨勢卻很難得到解決,想要真正解決地球環境的問題,關鍵還是要出現可以完全替代傳統化學能源的無污染清潔能源。

這種能源就是我們知道的可控核聚變。可是要實現可控核聚變,我們首先要做到的就是將溫度提高到至少一億攝氏度,這樣核聚變才會穩定發生,而人類目前只能將溫度升到5000萬攝氏度左右,差距還是有一半。而溫度的升高不斷向極限值靠攏,對於人類的重要性要遠遠超過絕對零度。

由此可見,溫度是有下限值的,就是絕對零度,但同時溫度也是有上限的,那就是普朗克溫度。至少在人類沒有實現將溫度超過普朗克溫度之前,我們只能將它當面溫度的上限,可是這個上限值卻是極難達以的,有可能需要人類幾千年甚至上萬年才能做到,那個時候,人類文明有可能早已是星際文明,縱橫銀河系。

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