上過中學(xué)物理課的人都了解“絕對零度”這個概念，這是整個宇宙中最冷的溫度。那么，宇宙中最熱的溫度是多少呢？它的溫度有上限嗎？讓我們試著回答其中的一些問題。
宇宙中的絕對熱度是多少？
首先，讓我們試著理解“絕對零度”是什么，科學(xué)上認(rèn)為它是宇宙中最冷的溫度。為什么會這樣呢？答案相當(dāng)簡單。物體的溫度是物體包含的原子運動的結(jié)果，原子水平上的運動越多，動能越大，溫度也就越高。
隨著粒子開始將動能轉(zhuǎn)化為熵，物體變得越來越冷。絕對零度是所有粒子開始運動的溫度。這個溫度在整個宇宙中是恒定的，它是-273.15 C/-459.67 F或0K(這不是“Ok”，這是零開爾文)。
必須指出，即使在絕對零度，原子也不會完全停止運動。他們繼續(xù)振動，但真的很輕微，這就是所謂的“零點能”。這些振動確保了量子力學(xué)的實施。因此，絕對零度實際上意味著沒有分子運動可以產(chǎn)生足夠的動能轉(zhuǎn)移到任何其他系統(tǒng)。
這就是“熱”的真正含義;它是物體通過原子和分子運動產(chǎn)生的動能。粒子運動得越快，動能越大產(chǎn)生的熱量也越多。
現(xiàn)在，讓我們比較一下我們宇宙中不同物體的溫度，以此來透視宇宙關(guān)于這種物質(zhì)的一般狀態(tài)。從絕對零度開始:我們從未目睹過這種溫度下的任何東西，但我們已經(jīng)非常接近人工制造它了。
在一個寒冷的實驗室中，我們達(dá)到了0.000，000，0001K的溫度。因此，很久以前，已知宇宙中最冷的地方是在地球上。在這種狀態(tài)下，可以存在諸如玻色-愛因斯坦凝聚體這樣的物質(zhì)形式。這是一種物質(zhì)狀態(tài)，當(dāng)一個物體的原子如此緊密地聚集在一起，以至于它們開始表現(xiàn)得像單個原子。
讓我們暫時把人為產(chǎn)生的場景放在一邊，讓我們來談?wù)勛匀坏挠钪媸录??；匦S星云是可觀測宇宙中最冷的地方，溫度低至絕對零度以上僅1K。這個星云中氣體的快速膨脹導(dǎo)致溫度如此之低。相比之下，宇宙的背景溫度是2.7K。
之所以不是0K，是因為大爆炸的余熱。想想就覺得很神奇，對吧？很難想象宇宙在大爆炸13.8億年后仍然沒有向熵屈服。如果我們談?wù)摰厍蛏嫌惺芬詠碛涗浀淖罾涞臏囟龋菍⑹?983年7月21日在南極洲的蘇聯(lián)東方站。記錄的溫度是184K或-89.2 C
受夠了寒冷！因為我們心中已經(jīng)有了足夠的溫度，讓我們轉(zhuǎn)移到一些“溫暖”的溫度。地球上最高的表面溫度通常在60攝氏度左右，在灼熱的地方，如美國內(nèi)華達(dá)州的死亡之溪，或者在非洲撒哈拉沙漠，盡管官方記錄是混亂的。如果我們要談?wù)撎栂抵凶顭岬男行?，那么金星的表面溫度高達(dá)737.5K。
如果我們移動得更高，我們會發(fā)現(xiàn)褐矮星(T級和L級)，它們的溫度通常在1000K到1500K之間。現(xiàn)在，如果我們回到地球，我們發(fā)現(xiàn)我們的核心比褐矮星要熱得多，達(dá)到5650K。在那之上，我們的太陽表面溫度達(dá)到5780K。如果我們移動到夜空中最亮的恒星，天狼星A，我們測量到它的表面溫度為9940K。天狼星A的小兄弟名叫天狼星B，是一顆地球大小的恒星，在表面以高得離譜的25000K在燃燒。
這些數(shù)字現(xiàn)在越來越無聊了，不是嗎？幾千度并不令人印象深刻，因為我們無論如何都無法想象溫度，所以我們需要在幾百萬度中遨游來滿足自己。嗯，如果我們考慮太陽的核心，我們得到一個暫時的15700000K。
撇開星星不談，讓我們來談?wù)動钪娴钠鹪础钪娲蟊āＨ绻覀冇嬎阌钪娲蟊ê?00秒的溫度，大約是10億開爾文。如果我們告訴你那不是宇宙中最高的溫度，會不會很奇怪？
事實上，最近發(fā)生的事件更進(jìn)一步。當(dāng)一顆恒星燃盡并處于超新星爆發(fā)前的最后階段時，它燃燒硅時的溫度可高達(dá)2.5千億開爾文。當(dāng)中子星在那之后誕生時，我們發(fā)現(xiàn)溫度為1 萬億開爾文。如果溫度再升高一點，達(dá)到1.2 萬億開爾文，就達(dá)到了物質(zhì)本身的熔點。
當(dāng)溫度達(dá)到這么高時，粒子的動能會打破夸克之間的鍵，并產(chǎn)生一種稱為“夸克-膠子等離子體”的“基本元素湯”。有趣的是。我們?nèi)祟愐呀?jīng)設(shè)法制造出比這更高的溫度。
2015年，在所有科學(xué)裝置中的巨無霸——大型強(qiáng)子對撞機(jī)——發(fā)生的一次粒子碰撞中，記錄到的溫度為5.5萬億開爾文。這可能是已知宇宙中最熱的事件，甚至比超新星還熱。這就形成了地球上最近歷史上記錄的宇宙最熱和最冷的溫度。是的，我們的科學(xué)已經(jīng)如此先進(jìn)了。
可能感覺這個問題已經(jīng)得到了答案，在我們所關(guān)心的高溫問題上或許已經(jīng)達(dá)到極限了。現(xiàn)在問題來了。我們關(guān)心的不是實際上可以達(dá)到多少度，而是在假設(shè)的情況下科學(xué)上可能達(dá)到的最高溫度。因此，接下來發(fā)生的分析完全是理論上的。
大約800K的時候，溫度到達(dá)德雷珀點——在這個溫度下，幾乎所有東西都開始發(fā)出紅光。這是因為一種叫做黑體輻射的東西。隨著溫度的升高，發(fā)出的顏色也隨著波長變得越來越短而變化。
隨著溫度的增加，當(dāng)波長小到“普朗克長度”時，它會碰到一堵墻。普朗克長度是宇宙允許的最小測量單位，至少理論上是這樣。過了這個長度，所有的物理學(xué)就失效了。這種光的波長達(dá)到普朗克長度的溫度被稱為普朗克溫度或絕對熱。
當(dāng)我們接近普朗克溫度時會發(fā)生一些有趣的事情。根據(jù)愛因斯坦先生的說法，我們知道能量與質(zhì)量是相對的。我們還確定，熱是粒子運動產(chǎn)生的動能。
當(dāng)溫度非常高的時候，粒子的質(zhì)量會驚人地增加。這使得重力——最弱的基本力——獲得了力量。它變得比其他幾種力更強(qiáng)大，比如電磁力和強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力。
由于沒有任何東西可以阻止量子引力，這些粒子形成了普朗克大小的黑洞，并瞬間消散。就好像宇宙本身是一個屏障，阻止任何東西達(dá)到普朗克溫度或絕對高溫。
那么，宇宙的絕對熱度到底有多熱？還記得1570000開爾文時的太陽核心嗎？絕對熱度是可以是太陽核心溫度一百萬倍。這個數(shù)字太大了，以至于我都不想寫下來。如果復(fù)制粘貼有效，那么溫度大約是：1420000000000000000000000000攝氏度。
