溫度是表示物體或系統的冷熱程度,也就是物體內分子熱運動強度的物理量, 那麼知道在宇宙中溫度上限可以達到多少度,最低下限可以降至多少度嗎?
理論來說上,溫度其實沒有上限,它可以達到任意高度。因為從微觀世界來說,衡量溫度是粒子運動的劇烈程度,也就是粒子運動越快,溫度就會越高。而這種運動可以隨著能量的增加而增強。
在狹義相對論的框架內,雖然有質量的粒子不可能達到光速,但它們的動能可以無限增加。當粒子的運動速度無限趨于光速時,其動能也會趨于無窮大,因此溫度也會隨之趨于無限高。
不過在宇宙中溫度并沒有達到過無限高,因為溫度不存在上限,也僅僅是理論而言,目前人類已知可尋的最高溫度,便是出現在138億年前宇宙誕生的最初時刻,即宇宙大爆炸開始的第1個普朗克時間中宇宙的溫度,也稱普朗克溫度,科學家根據現代宇宙模型理論計算,在大爆炸的那一刻,其溫度大約達到了1.4億億億億度左右。
在這一溫度下,起初宇宙中的一切物質、原子和基本粒子都還不存在,并且已知的四種基本力也還統一在一起。之后隨著空間的不斷膨脹溫度下降,宇宙中便再也沒有出現過如此高的溫度。
說完宇宙的最高溫度,接下來我們說說溫度的下限。 溫度雖然沒有上限,但是它卻存在一個理論下限,也就是絕對零度,即-273.15攝氏度。不過絕對零度是我們永遠不能觸及的,之前我們說到,物體的溫度都是由內部粒子熱運動決定的。粒子的熱運動越劇烈,平均動能就越大,那麼巨觀物體的溫度就越高。相反,當粒子熱運動趨于停歇時,溫度就接近絕對零度。
而根據量子力學認為,構成宇宙萬物的各種微觀粒子都擁有不確定性,其位置和動量永遠處于變化之中,并且永不停止,也就是說量子力學的不確定性原理禁止絕對靜止的狀態,如果說粒子一旦停止,其位置和動量將被確定,這顯然違背了量子力學的不確定性原理。
同時根據熱力學第三定律認為,「絕對零度永遠無法達到,只能無限接近,因為任何空間必然存在能量與熱量,。因此絕對零度我們永遠也無法觸及的!