Question

宇宙最高温度是1.4亿亿亿亿度，为何最低温却只有科学黑洞的回答

Answer 1

宇宙中理论最高温度是普朗克温度，指得是宇宙大爆炸开始后的第一个普朗克时间内宇宙的温度，在这个时间段内宇宙的尺寸几乎为零，聚集着宇宙中的总质能，压力和热量几乎都是无限大的，因此这一时间段温度最高可以达到1.42×10^32K（开尔文），也就是1.4亿亿亿亿开尔文
而宇宙中的最低温度指得是绝对零度，实际上是热力学上的最低温度为-273.15℃。从热力学的角度来考虑，一个物体外在体现出温度，那么微观角度上来看与原子、分子的平均动能有关，根据麦克斯韦-玻尔兹曼分布平均动能越高，物质温度就越高。

如果物质微观原子、分子的平均动能有一个最低限制，表现出的温度就是绝对零度。理论上来讲当微观粒子彻底静止的时候温度最低，但是根据量子力学这种情况并不存在。这是理论上的最低温度，现实生活中发现的最低温度是回力棒星云，在半人马座方向距离地球5000光年。温度为-272.15°C，只比绝对零度高个一摄氏度左右。

宇宙中既有最高温度，也有最低温度，这些都有理论上的支持，目前的实际观测发现也是如此，尤其是最低温度打破不了绝对零度。而最高温度是否为1.4亿亿亿亿度，目前就无法确定了，但只能说目前没有发现而已。地球内部的温度可以达到6000开，一般恒星内部温度可以达到十几万开，而超大质量恒星内部温度可以达到数十亿开，但是这些高温与普朗克温度还是差的很远。
再有的是最低温度和最高温度差别很大，主要是与人类设置的“零度”有关，才会体现出最低温度是零下几百摄氏度，而最高温度是零上1.4亿亿亿亿摄氏度。

理论上，温度并不存在上限，温度能够达到任意高的程度，可以远超1.4亿亿亿亿度。但温度存在一个理论下限，大约为-273.15摄氏度。那么，为什么温度没有上限？为什么宇宙中出现过的最高温度是1.4亿亿亿亿度？为什么温度又会有下限呢？

事实上，所有这些问题与温度的产生机制有关系。无论什么物体，从微观角度来看，它们都由原子、分子或者离子组成。根据相对论和量子力学，构成物体的各种粒子不是绝对静止的。因为相对论表明，宇宙中的参照系都是平权的，没有绝对静止的参照系。而且不确定性原理也禁止出现绝对静止的情况，一旦粒子绝对静止，它们的不确定性消失，其位置和动量会被完全确定下来。

因此，粒子必然会做永不静止的热运动。粒子热运动会让宏观物体产生热量，为了衡量这种冷热程度，就需要温度这个参数。粒子热运动的剧烈程度越大，平均动能越大，宏观物体的温度就越高。

理论上，当粒子热运动完全停歇时，温度将会达到最低的绝对零度。根据实验的测量，可以计算出最低温度约为-273.15摄氏度。在热力学中，最低温度被定义为0开氏度。

另一方面，虽然狭义相对论禁止有质量粒子的运动速度达到光速，但这并不意味着它们的动能不会无限增加。根据狭义相对论，随着粒子的运动速度无限趋于光速，它们的动能也会趋于无穷大，所以温度也会随之趋于无限高。

但在宇宙中，温度从来没有达到过无限高。根据标准宇宙模型，宇宙的最高温度出现在138亿年前宇宙创生的最初时刻，这个温度是普朗克温度，其大小约为1.4×10^32度，即1.4亿亿亿亿度。

在普朗克温度下，宇宙中已知的一切物质、原子和基本粒子都无法存在，已知的四种基本力将会统一在一起。在现有的理论中，人类所能理解和描述的最高温度是普朗克温度。如果想要知道比普朗克温度更高的温度是怎样的，需要量子引力理论。但迄今为止，广义相对论还未能完成量子化，它尚未与量子力学相统一。

温度一直以来是我们感知环境的重要指标之一，在物理学中，温度的上限能高达1.4亿亿亿亿度，甚至更高，而下限却为-273.15℃ ，那么为什么在数量级上，温度的上限与下限相差如此之大？

这个问题的答案要从温度的产生机制中寻找 。
从微观层面上来说，任何物体都是由原子和分子组成，当物质内的分子运动速度越快，温度会越高，分子的运动速度越慢，温度会越低。

量子力学认为，构成宇宙万物的各种微观粒子都拥有不确定性，其位置和动量永远处于变化之中永不停歇。微观粒子不断运动产生的热量使得它们构成的宏观物体也拥有了热量，而“温度”就是表达宏观物体所用的单位。

在标准宇宙模型里， 138亿年前宇宙大爆炸那一刻产生的1.4*10的32次方℃是宇宙最高温度，物理学中被称为“普朗克温度”， 在该温度下一切熟知的基本粒子以及四大基本作用力都还处于统一状态。

而相比普朗克温度的“有迹可循”，温度的下限-273.15℃却是人类永远无法触及的“”，因为微观世界的不确定性和空间中每时每刻都在发生量子涨落让“绝对静止”成为了不可能。根据热力学第三定律，“绝对零度永远无法达到，只能无限接近，任何空间必然存在能量与热量，也就是真空不空。因此，绝对零度终究是一个遥不可及的梦。。

Answer 2

宇宙的力量无法穷尽，每一个 探索 生命的人都是初学者。地球上之所以能够孕育众多生命，是因为它有着适宜的温度，然而在地球之外的宇宙，温度的变化超乎人们的想象。宇宙的最高温度可以达到1.4亿亿亿℃，然而最低温度却只有-273℃。如此巨大的温度差成为一个困扰人类多年的难题，无数人为破解它而废寝忘食。 想要 探索 宇宙巨大温差的本质，我们首先需要从温度二字入手。何谓温度？不同的人有着不同的解读。在一些人看来， 温度就是一种表示冷热的概念。 而对于其他人来说， 温度就是一种计量单位，通常代表多少摄氏度。 抛却温度表面上的表现与概念，人类需要理解温度的本质。 温度其实是大气分子在运动过程中产生的热量， 如果大气分子运动的速度较快，分子之间产生的摩擦力就越强，摩擦生热的原理人尽皆知，因此分子产生了大量的热量，与此同时，温度也会提高。 如果大气分子处于低速运行的状态，分子间的摩擦力减小，温度也会降低。 因此温度改变其实是分子界的一种运动，而温度则是大气分子运动快慢的外在表现。 分子运动速度的快慢与温度的变化是相互影响的， 分子运动速度越快，温度提升较快，而如果温度维持在一种较高的水平，分子的运动速度也会随之加快。 在人类的固有认知中，光速是世界上最快的速度，而最高温度必定与最快速度相关，也就是说， 光速便是最高温度的代表。 然而事实并非如此，目前人们确定的最快的速度是光速，然而人类认知尚未完善，光速只是理论上最快的速度。科学家认为在宇宙中还存在更快的速度，这种速度远远超越光速。也就是说， 人类的想象是宇宙最快速度的唯一限制， 分子的运动速度无法达到最大值，而分子运动产生的温度也是没有最高限制地。 人类无法找到最快的分子运动速度，便无法找到温度的最大值，那宇宙最高温度1.4亿亿亿℃是如何得来的呢？原来， 1.4亿亿亿℃并不是一个具体值，而是一种近似值。 人们普遍认为目前分子最高的运行速度发生在宇宙大爆炸的时刻，科学家们将它称之为普朗克时间。 宇宙大爆炸时期的速度是超越人类认知的，它仅仅只需要10的负43次秒。人们测定宇宙大爆炸的瞬间产生普朗克温度为宇宙最高温度，达到1.4亿亿亿℃。 宇宙大爆炸时期分子的运动速度最快，因而产生的温度也是最高的。 科学家在现有理论的基础下计算出了分子运动速度最高的瞬时值，在瞬时值的参考下，科学家们便得出了1.4亿亿亿℃的温度最高值。 科学家们将1.4亿亿亿℃称为普朗克温度，这也是目前宇宙中人类所能探究到的最高的温度。 宇宙的最高温度因为分子运动速度快而产生，同样的道理， 宇宙的最低速度也是因为分子的运动速度慢而产生的。 分子的运动速度没有上限，然而分子的运动速度却存在着下限。速度是衡量一个物体运行快慢的单位，只有物体移动才会产生速度，也就是说， 速度只能是0或者正数，不可能存在着负数值。 在人们的认知中，分子静止就是他们运行速度的最低值。当分子静止的时候，他们的速度为0，此时温度最低。 通过计算，人们得出了一致的结论，当分子静止的时候，温度为-273.15℃，而这个温度就是整个宇宙中最低的温度。 世界上的运动与静止状态都是相对的概念，因此并不存在绝对的静止，而绝对静止状态下的-273.15℃也只是一个理论值。 -273.15℃也被人们称之为绝对零度，同宇宙最高温度一样，它也只是一种近似值。 如此分析，宇宙最低温只有-273℃，而最高温却高达1.4亿亿亿℃的疑问便可以大白于天下。 分子的运动速度不同造成了温度的不同， 宇宙中分子的最高运动速度超乎人们的想象，于是我们得到了1.4亿亿亿℃的数值，然而宇宙中的最低速度为0，我们也得到了-273℃的数值。 宇宙中的最大数值与最小数值对比，温度的差距可想而知。 尽管1.4亿亿亿℃看起来让人十分恐惧，然而这是宇宙诞生的时候的温度， 在宇宙走过的漫长岁月中，分子速度达到最高值的机会仅此一次。 从科学的角度来看，如今的宇宙没有能力产生如此高的速度，因此1.4亿亿亿℃的熟知也只能停留在 历史 。 人类对于1.4亿亿亿℃没有具体的概念，这样的数值也超越了我们认识的范畴。 宇宙爆炸的瞬间足以毁天灭地，如果现在的人们依旧拥有这样的能量，世界将面目全非 。从宇宙安全的角度来看，尽管我们测量到了宇宙最高温度1.4亿亿亿℃，但是人类并不希望再一次亲眼见证这样的温度。 相较于1.4亿亿亿℃，人们总是对宇宙的最低温度-273℃存在着一种莫名的亲切感。这样的温度下所有的事物已经趋向于静止的状态，而此时的宇宙也已经进入了一个平静的、低速运行的状态 。相较于宇宙爆炸初期的高温，最低温度更容易被人接受。 尽管宇宙绝对静止是一种空谈，但是毫无疑问 ，目前宇宙有着向绝对静止靠近的趋势。 在未来的几十甚至上百亿年之后，宇宙的运行速度达到了一个最低值，彼时温度也将无比接近于-273℃。 起初人们只是将温度理解成一种物理概念，它表达的是一种冷热的感觉，并不存在着复杂的反应。然而事实并非如此， 最高温度的产生伴随着爆炸现象，分子之间发生了复杂的化学反应。 宇宙最高温度和最低温度的诞生，远远不像人们想象中的那样简单。 宇宙是一个复杂的生命体，人类或许永远无法穷尽隐藏在其中的真理。 然而只要人类的生命尚未停止，我们就依旧走在 探索 科学的道路上。

Answer 3

因为宇宙是一个系统，它的内部有很多结构性的差别，所以有一部分的温度是-273度