對于我們普通人來說,溫度的差別不過是零下十幾二十度的嚴(yán)冬到零上三十度的夏日之間的變化。但是在這個宇宙中,溫度的變化可以令你瞠目結(jié)舌。從宇宙最低溫到宇宙最高溫,你都知道哪些? 宇宙最低溫毫無疑問,絕對零度就是宇宙的最低溫度。用熱力學(xué)表示就是0開爾文(0K),用溫度表示就是-273.15℃。 很顯然,絕對零度是一個目前不可能達(dá)到的理想狀態(tài),我們只能盡全力接近這個溫度。從微觀意義上來講,絕對零度意味著微觀粒子全部停止自由移動,這是我們目前完全做不到的。正因為粒子不作任何運(yùn)動就是動能最低的狀態(tài),沒有比不動還低的動能狀態(tài),因此絕對零度是不可突破的。 500皮開爾文皮是10的-12次方,500皮開爾文就是5*10^-9次方開爾文,已經(jīng)非常接近絕對零度了,而這也是人類迄今為止創(chuàng)造出來的最低溫度。來自美國、德國、奧地利等國家的國際科學(xué)家團(tuán)隊首次創(chuàng)造了這樣的成績,這也是人類歷史上首次將溫度降低到1納開以內(nèi)。 1開爾文這是人類在宇宙中觀測到的最低溫度,來自于距離地球5000光年的旋鏢星云。旋鏢星云的中心是進(jìn)入到演化末期的恒星,這種恒星會將物質(zhì)拋射到宇宙空間,形成巨大的星云。由于膨脹速度極快,導(dǎo)致整個星云的溫度急劇降低,只比絕對零度高了1K。 2.7開爾文 雖然恒星普遍溫度驚人、行星的溫度也相對適宜,但是畢竟宇宙中絕大部分空間都是相當(dāng)空曠、沒有什么天體的。在這種情況下,宇宙整體的平均溫度其實低得令人震驚,只有2.7K,也很接近絕對零度,這個數(shù)字是科學(xué)家們通過宇宙微波背景輻射探測到的。這是宇宙今天的平均溫度,如果一會看到宇宙最高溫度,恐怕你會驚掉下巴。 4.2開爾文 在這個溫度下,水銀就會變成超導(dǎo)體,也就是傳導(dǎo)電流時電阻為零。超導(dǎo)體是一種非常特殊的導(dǎo)體,而4.2K的水銀恰恰在1911年成為了人類第一次發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體。超導(dǎo)體對于人類的發(fā)展至關(guān)重要,但就像水銀一樣,人類已知的絕大部分超導(dǎo)體都需要極低的溫度才行。 近些年來,科學(xué)家們在常溫超導(dǎo)體方面不斷取得突破。2020年10月,美國科學(xué)家宣布實現(xiàn)了15℃下的常溫超導(dǎo)體,但所需壓強(qiáng)非常高。常溫超導(dǎo)體投入使用,還需要一段時間的研究。 178.45開爾文在地球上,沒有什么地方比南極更冷了。由于常年沒有直射的陽光,廣袤的冰川又會將大部分陽光反射掉,因此南極的溫度低得驚人。迄今為止,人類記錄下的地球最低自然溫度就是在南極點測得的-94.5℃,也就是178.45K,不知道這個紀(jì)錄何時會被打破。 273.15開爾文 也就是0℃,相信大家也并不陌生,那就是水冰的凝固點。當(dāng)然這里要有一個限制條件,那就是在1個大氣壓的情況下,因為不論是冰的熔點還是水的沸點,都會隨著壓力的變化而變化。 310.15開爾文 即37℃,是人類的正常體溫,不過根據(jù)體質(zhì)的不同,也會有一些小范圍的波動。不論是高于正常體溫還是低于正常體溫,對于細(xì)胞都會有所損害,導(dǎo)致人體受到威脅。1980年的時候,有一位美國人因為中暑發(fā)燒達(dá)46.5℃,24天后退燒,這是人類幸存下來的最高體溫紀(jì)錄。另外,人類幸存的最低體溫紀(jì)錄是13.7℃,但這些都屬于奇跡,一般人是承受不了的。 329.85開爾文 56.7℃,這是有記錄以來地球最高自然氣溫,出現(xiàn)在1913年7月10日的美國加州死亡谷。1922年的時候,利比亞阿茲齊亞地區(qū)曾經(jīng)有過58℃的極限高溫紀(jì)錄,但是后來被懷疑極有可能是虛假數(shù)據(jù),最終連申請的吉尼斯世界紀(jì)錄也被取消,56.7℃仍是目前公認(rèn)地球最高氣溫。 373.15開爾文 也就是100℃,也就是水的沸點。同樣的,這也是要求在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下。我們平時家里用的壓力鍋,正是因為高度密閉導(dǎo)致鍋內(nèi)壓力極高,從而使得水超過了100℃還不沸騰,從而以更高的溫度燉煮食物使其快速熟爛。在自然環(huán)境下,海拔越高的地區(qū)空氣越稀薄,大氣壓越小,在高原地區(qū),水甚至在70℃就開始沸騰了。 1570萬開爾文 這是太陽核心區(qū)域的溫度,正是在這樣恐怖的溫度以及超高的壓力配合下,氫才會被迫擠壓到一起聚變成氦,從而使得太陽能夠發(fā)光發(fā)熱。到了太陽表面,溫度就低得多了,大約是5500K,但同樣非常驚人。 100億開爾文 大質(zhì)量恒星在進(jìn)入到演化末期的時候,核心處就會達(dá)到這樣恐怖的溫度。這樣的恒星在死亡時會非常劇烈,也就是變成我們熟知的超新星。超新星釋放的能量非常驚人,其亮度甚至可以超過一個星系,最終核心會坍縮形成一個中子星或者黑洞。 5.5萬億開爾文 說起來你可能不信,但這是人類目前制造出來的最高溫度。按說這樣的溫度足以毀滅一切,但由于它只是出現(xiàn)在量子領(lǐng)域,所以并沒有傷害我們。2012年的時候,歐洲科學(xué)家利用大型強(qiáng)子對撞機(jī)中通過高能粒子對撞的時候制造出了持續(xù)了僅僅一瞬間的5.5萬億開爾文的恐怖高溫。 如果考慮到宏觀層面上、持續(xù)時間相對可觀的條件,那么人類創(chuàng)造的最高溫度是大約1億開爾文,也就是所謂的人造太陽。在這個溫度下,我國科學(xué)家制造的人造太陽可以穩(wěn)定運(yùn)行100秒,韓國科學(xué)家在2020年12月創(chuàng)造20秒的成績,但都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以投入實際生產(chǎn)使用。 10^32開爾文1的后面有32個0,你知道這是一個怎樣的數(shù)量級嗎!算下來,這就是1億億億億開爾文!這樣的恐怖溫度真的僅僅出現(xiàn)了一瞬間,而且恐怕永遠(yuǎn)也不會再現(xiàn),它就是宇宙大爆炸一瞬間的溫度。 宇宙誕生之前,所有物質(zhì)都集中在一個奇點內(nèi),沒有任何體積,所以密度無限大,溫度也無限高。然后,由于一個未知的原因,這個奇點發(fā)生了大爆炸,釋放出了所有的物質(zhì)和能量,在宇宙大爆炸的一瞬間,溫度大約是1.4億億億億開爾文。從此宇宙開始不斷降溫,到了今天降溫到僅僅2.7K。 |
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