来自 时政要闻 2019-12-16 23:01 的文章
当前位置: 军事网 > 时政要闻 > 正文

宇宙中的绝对最高温度有多高

  宇宙中的绝对最高温度有多高

  昨天推文中提到了磁约束核聚变内部的持续反应温度最高可以高达1亿摄氏度!大多数人可能会对这个温度的绝对值感到非常的惊讶,因为看起来实在是太高了。我们都知道,开水的温度大多数情况下只有100摄氏度,就能把人严重烫伤;大多数人受不了50摄氏度以上的洗澡水。而钢铁到了1500摄氏度就会完全成为流动的铁水;最难以融化的金属,比如钨,也不过最大能耐受3400度的高温。而地球上没有任何能忍受1万摄氏度的人造或者天然容器!1亿摄氏度的温度实在是太惊人,因此不可能用任何容器来盛起这种等离子态的物质,只能用磁约束或者激光惯性约束让其悬浮在空中连续反应。要理解如此高的温度,还是要来回顾一下温度的定义是什么?在常规的物理和化学概念中,温度是表示物质冷热程度的物理量,在微观上是物体分子热运动的剧烈程度。

  这种运动就是我们所说的热布朗运动,看不出什么规律,物质分子的运动是随机的。组成物质的分子运动速度越快,表现出来的温度越高,那么物质内部的分子普遍停止运动就应该是宇宙间的最低温度。宇宙间有最低温度这是物理常识。理想气体的热膨胀率为1/273.15,因此确定零下273.15℃为绝对温度零度,这就是K氏绝对零度。换算成摄氏度,那么零摄氏度就是273.15K;100摄氏度就是373.15K;1000摄氏度就是1273.15K;K氏温度和摄氏温度的换算非常简单。到目前为止,无论在宇宙深空还是在实验室中,都没发现比绝对零度更低的温度。既然有宇宙最低温度,那么宇宙间存不存在最高温度的极限?早年的物理学,往往认为宇宙温度的最高值是没有上限的,先进国家的物理实验室中也不断创造试验温度最高值的新记录。

  不过随着广义相对论和量子力学成为主流理论,现代物理学认为宇宙间的最高温度还是有上限的。因为物质内部的布朗运动终究也是一种运动形式,而本位面宇宙间的任何运动理论上都不会超过光速的限制。理论上在一定压力环境下,无论哪种粒子的运动速度接近光速时,能量也趋近于无限大,此时就是宇宙温度的极限,也就是绝对的最高温度。

  地球上出现的最高温度,无疑是原子弹或者氢弹爆炸核心的温度,而可控核聚变上亿度的高温也已经达到了氢弹爆炸核心的温度极值。此时所谓的上亿度高温,已经不是聚变材料分子的运动,而是原子核和外层的电子直接分离后的极高的布朗运动。正是因为温度极高,电子和原子核都已经脱离,个人顾个人,因此轻原子核才能克服电子的排斥力和原子核相互之间的排斥力结合成更重的原子核,这也是核聚变反应能够进行的根本原因,要让可控核聚变继续进行,就必须维持住这个1亿度的高温。维持的时间越长越好。

  1亿度的高温,比太阳核心的1500万摄氏度还高7倍,这么高的温度,显然不能用任何温度计或者仪表来测量,但得出温度已经高达1亿度的结论,是根据核反应原子核的运动速度计算出来的温度数据。

  那么1亿度就是人类在实验室中制造或者宇宙中的最高温度吗?远远不是。2010年美国纽约的一个国家实验室,用重离子对撞机将两束金离子束各自加速到光速后对撞,产生夸克―胶子等离子体的温度高达4万亿度。是太阳中心温度的25万倍,2012年的又一次对撞,瞬间达到5.5万亿度,这是迄今为止人类制造的最高温度。那么如此惊人的高温,为何没烧掉试验装置,引发灾难?其实这还是温度和热量的老问题,虽然温度极高,但是热量小的可怜,并不能点燃任何宏观物体。

  这种试验甚至会引发质子大小的人造黑洞,但是也不能吸掉地球,时政要闻因为实在太小,而且这种黑洞的寿命极短,还来不及吸收周边物质已经自己湮灭了。这与碰撞产生的惊人高温不能点燃什么也是一样的道理。

  其实宇宙间的理论最高温度,是普朗克温度,数值为1.416833×10^32K,为宇宙大爆炸1普朗克时间后的温度。这位温度,基本是1.4亿亿亿亿度,因此人类的试验,目前还远远没有达到大爆炸后,宇宙可能存在过的最高温度。

本文由军事网发布于时政要闻,转载请注明出处:宇宙中的绝对最高温度有多高

关键词: 时政要闻