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科学家|宇宙最高温度为1.4亿亿亿亿℃,为何最低温度为-273.15℃?

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科学家|宇宙最高温度为1.4亿亿亿亿℃,为何最低温度为-273.15℃?

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在物理学研究之中 , 其他各个领域的不同变量 , 几乎都可以通过七大物理量利用数学方式推导得出 , 其重要性不言而喻 。


1960年10月 , 国际计量大会通过对物理学的研究分析 , 最终确定了七大物理量及其相关基本单位 。 这七大物理量分别为:时间 , 长度 , 质量 , 电流 , 物质的量 , 光强度以及热力学温度 。
可即便科学家们已经做出了判断 , 许多人仍然对热力学温度表示一定的怀疑 。 在他们看来 , 这种物理量更应该作为辅助量存在 , 不应该是基本量 。 事实上 , 之所以会有这样的质疑 , 完全是因为对温度的具体含义并不理解 。 在物理学之中 , 温度的微观表现为:粒子热运动的剧烈程度 。 而我们之所以能够感受到温度的变化 , 也主要是因为粒子热运动的剧烈程度不同 。

在普通人的固有观念之中 , 人类已知的最大温度应该就是太阳内部核心的温度 。 可这个温度就是宇宙中的最大温度了吗?答案显然是否定的 。 不仅如此 , 我们目前已知的最低温度被称之为绝对零度 , 即-273.15℃ , 那么最高温度又会是多少呢?
温度上限的由来通过对温度基本概念的分析我们知道 , 粒子热运动的剧烈程度越强 , 所表现出来的温度就会越高 。 从这个角度出发 , 我们只要找到在最短时间内热运动最剧烈的粒子 , 那自然就能够找到最高的温度 。 当然 , 在这个探究过程中的两个前提都必须要绝对满足 , 即最短时间以及最剧烈的热运动变化 。

首先是最短时间 , 以我们日常生活中的最短时间间隔为例 , 我们常常以每“秒“运动距离来形容速度的快慢 。 可放在物理学中 , 用“秒”来观察粒子运动变化 , 显然是错误的 。 目前人类已知的最短时间被称之为普朗克时间 , 指的是时间量子中的最小间隔 , 其数值为10的负43次方秒 , 再没有比这更小的时间间隔 。
其次则是最剧烈的热运动变化 , 在一般物理实验中 , 粒子热运动变化的快慢取决于外力作用的大小 。 可如果是自身膨胀引起的变化 , 其速度就远比人类目前能够提供的力所造成的变化要快得多 。

按照当前天文学的主流说法来看 , 我们人类所处的宇宙是由137亿年前一个无比炽热密集的奇点发生大爆炸所产生的 , 那么这个爆炸过程就完全可以看作整个宇宙历史进程之中 , 粒子热运动最剧烈的过程 。 由此 , 科学家们经过一次又一次的推算以后 , 最终确定宇宙中曾经出现过的最高温度为1.4亿亿亿亿℃ , 也被称之普朗克温度 。

不过理论上来说 , 由于粒子热运动的剧烈程度本身没有上限 , 所以温度也没有上限 。 至于温度究竟能够到达什么样的高度 , 谁也没有办法预测 。 可就目前已知的数值来看 , 宇宙中出现过的最高温度为1.4亿亿亿亿度 , 最低温度却仅仅只是-273.15℃ , 这究竟是为什么呢?两者之间的差距未免也太大了 。
绝对零度的猜想要想弄清楚这个问题 , 我们就必须要了解什么是绝对零度 。
在物理学中 , 绝对零度指的是粒子动能达到量子力学运动最低点时 , 物质对外表现出的温度 。 和温度上限一样 , 这个数值也属于理论中的数据 , 即-273.15℃ 。

很多人不明白 , 绝对零度既然是一个理论数值 , 它的大小又是怎么测出来的呢?这主要和查理定律有一定的关系 。 查理定律表示 , 任意一种理想气体 , 只要体积恒定不变 , 其压强和温度之比就会是一个常数 。 因此 , 科学家们只需要在正常情况下测量出多组压强和温度的参数 , 自然就能够得到一个相关的直线方程 。 将这个方程不断的延伸推导 , 绝对零度的大小自然就能计算出来了 。


来源:(探子有密报)

【草丁图书馆】网址:/a/2021/1021/3927541.html

标题:科学家|宇宙最高温度为1.4亿亿亿亿℃,为何最低温度为-273.15℃?


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