【科學科普】既然有絕對零度,那麼絕對高溫是多少度?已經超出了人類的想像

天空之城 2020/12/07 檢舉 我要評論

絕對零度,是熱力學的最低溫度,0K約等於攝氏溫標零下273.15攝氏度,也就是0開氏度,在此溫度下,物體分子沒有動能和勢能,動勢能為0,故此時物體內能為0。自然界的溫度只能無限逼近。

如果到達,那麼一切事物都將達到運動的最低形式。因為任何空間必然存有能量和熱量,也不斷進行相互轉換而不消失。所以絕對零度是不存在的,除非該空間自始即無任何能量熱量。在絕對零度下,原子和分子擁有量子理論允許的最小能量。

簡單的說,溫度是反映分子運動劇烈程度的度量,絕對零度的情況下,是一切原子和分子運動都停止了,包括原子內部的的運動。

既然有絕對零度的概念,那麼是否還有絕對高溫的情況呢?就是宇宙間能達到的極限高溫是多少?

我們可以從兩個角度去想這個問題。

第一種,從熱力學的角度去看,在接近1500萬度的時候,原子核會被破壞,也就是目前太陽裡正在發生的核聚變。那麼從這個角度,最高溫度為基本粒子被完全破壞時的溫度,既質量完全湮滅為能量,而目前已知的最基本粒子為六種誇克,這也是在我們的世界的物理法則裡存在的最基本粒子。

誇克並不能再被繼續分割,這是基礎的量子力學論證。所以當粒子達到最高速度,不就是絕對高溫了。根據相對論知道,宇宙間最快的速度是光速。所以根據這個思路來說,絕對高溫是,1.41679×10^32 K,大約一億億億億度。既理論上宇宙大爆炸時產生的溫度。

第二種,從量子力學理論去解釋,我們高中的時候都簡單的介紹了黑體的定義。所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收,既沒有反射,也沒有透射的理想存在。在一定溫度下,黑體必然是輻射本領最大的物體,可叫作完全輻射體。

理論上黑體會放射頻譜上所有波長之電磁波。既物體越熱,電磁波的能量越強,也就是波長越短。而波長不能任意短,根據量子物理理論,最短的距離稱之為「普朗克長度」,也就是任何東西都不能比普朗克長度更短。

而能釋放普朗克長度電磁波的黑體便是理論上最熱的物體,其溫度便可以根據普朗克長度算出來了。因此理論上,最高溫度是存在的。

這種最高溫度已經超出了人類的想像,他的熱度即使距離地球上百光年仍然可以毫不費力的把地球的一切烤焦,所以這種最高溫度在我們的宇宙層面上應該是不存在的。

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