为何人类能创造数10亿度的高温,却无法突破绝对零度呢?

绝对零度,也就是-273.15度,是人类无法突破的温度极限值,很多人都知道这点。不过对于高温,有些人的认知并不准确,认为温度可以无限高,实际上并不是这样的。

高温也有一个极限值,这个极限值就是普朗克温度,这个温度大约为1.42x10^32度,也就是1.42亿亿亿亿度,非常非常高的温度。

那么普朗克温度是怎么来的呢?

其实,普朗克温度就是宇宙大爆炸开始一个普朗克时间之后的宇宙温度,由于普朗克时间是有意义的最小时间单位,所以普朗克温度是人类认知下的最高温度。

也可以换一种思维方式,如果物体的温度高于普朗克温度,那么它就会辐射出波长小于普朗克长度的电磁波,但是普朗克长度又是有意义的最小长度单位,所以低于普朗克长度在目前的科学体系下就失去了意义。

人类能制造的最高温度是多少呢?

大约10万亿度,是通过大型离子对撞机制造出来的,在寻找希格斯玻色子(上帝粒子)的过程中,在局部制造出了能量相当于10万亿度的黑体辐射!

不过10万亿度的温度看起来很高,但与普朗克温度相比,也还是小儿科!

那么为什么高温如此之高,低温这么低呢?

其实问题的本质不在于温度的高低,温度的高低衡量标准是人为制定的。在标准大气压下,冰水混合物的温度定义为0度,如果把普朗克温度定义为0度,那么绝对零度的数值就会看起来很大!

问题的本质在于,为何无法突破绝对零度?

我们都知道,温度其实是衡量粒子运动快慢的度量。通俗地讲,粒子运动越快,温度就越高,反之就越低。

而绝对零度的定义就是微观粒子绝对静止下的温度。

所以,要想达到绝对零度,意味着绝对的静止,这是不可能的。

为什么?

从量子力学角度就能很好地解释这点。

我们都知道,量子力学的核心就是“不确定性”,用公式表述就是:ΔxΔp≥h/4π。

该如何理解这个公式呢?

Δx:位置的不确定性。Δp:动量的不确定性。h:普朗克常数,这个常数很小,为h=6.62607015×10-34 J·s

也就是说,微观粒子位置的不确定性与动量不确定性的乘积,必须大于或等于普朗克常数除以4π。

简单理解,两者的乘积必须大约零,意味着位置和动量不可能为零,微观粒子不可能静止下来,一旦静止,位置就确定下来的,与不确定性发生矛盾!

当然,科学家们是不肯轻易放弃的,很多科学家尝试用各种方法,试图突破绝对零度的限值,但事实证明,我们只能非常接近绝对零度,但就是达不到绝对零度。

事实上,绝对零度与我们经常所说的光速是一样的,只能无限接近,但就是达不到。绝对零度和光速就是大自然的内在固有秉性!

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