宇宙最高温度能达到多少？

宇宙探索未解之谜 2018-08-28

目前通过观测宇宙，认为宇宙最初形成于同一处，星系红移和宇宙微波背景的观测，让我们知道宇宙在不断扩张和逐渐冷却，也可以推测出各星系在最初时距离比较近，因此推断所有星系都有一个共同起源。试想一下将现在930亿光年直径的宇宙，压缩在一个很小的地方，密度趋近于无限，引力作用产生的能量也是非常非常庞大的，温度也就非常高。具体有多高说不清，大概比人类所能观测到的高得多的多。

伽马射线爆是超大质量恒星坍塌碰撞、中子星碰撞或者黑洞融合的时候，因为巨大的质量损失转化来的能量，是宇宙中最剧烈的爆炸。通常只能持续很短的时间，也有发现能持续数小时的。几分钟释放的能量可以达到太阳1万亿年释放的能量总和，温度也就异常之高，喷发出的能量扫过的地方，没有生命可以存在。但是它们又为新恒星的形成提供了契机，被喷射出的物质能量散布在宇宙空间，逐渐凝聚又形成恒星。

具体温度有多高不好说，但仅从人类观测的结果来说，短短几秒释放一万亿年太阳释放的能量综合，顺便提一下太阳寿命也才只有百十亿年，温度可以达到1万亿摄氏度以上，甚至高到难以想象。

从化学上来看，原子、离子和分子是物体的基本组成。组成物体的粒子的热运动是物体产生温度的根本原因，所以温度的高低表示了粒子热运动的平均动能的大小。如果粒子热运动的平均动能越大，即粒子的热运动越剧烈，则温度也越高。可见，粒子的平均动能决定着温度的高低。

由于不确定性原理，粒子的热运动不可能会完全停止下来，所以温度有一个下限，那就是绝对零度，它被定义为0 K，或者相当于-273.15 ℃。再根据狭义相对论，组成物体的粒子的运动速度不可能达到光速，所以温度有一个上限，那就是普朗克温度，其大小约为1.4×10^32 K。或者根据黑体辐射理论和物理学的基本长度，物体辐射出的电磁波的波长只能大于等于普朗克长度，所以普朗克温度是温度的上限。

目前的理论认为，只有在宇宙大爆炸的普朗克时间（5.4×10^-44秒），温度才有达到过普朗克温度。目前在宇宙中已知最高温度是在双中子星合并过程中产生的，温度为3500亿度。而人类制造的最高温度比这还高，大型强子对撞机把高速运动的质子和原子核相撞，产生的最高温度可达10万亿度