宇宙起源|宇宙最高1.4亿亿亿亿度,创造出这个温度,你就能创造宇宙

我们每天都要根据温度来进行穿着 。 在日常生活 , 0度以下 , 水就会结冰 , 100度水就沸腾 , 这都是常识 。 但问题来了 , 你有想过“温度”到底是什么吗?它和热量有什么关系呢?
不仅如此 , 为什么宇宙中的最高温度是1.4亿亿亿亿度 , 而最低温度却是零下273.15度 。 要了解这个问题 , 我们首先要从温度的本质说起 。
温度的本质
【宇宙起源|宇宙最高1.4亿亿亿亿度,创造出这个温度,你就能创造宇宙】如果微观的视角来看 , 万物都是由粒子构成 。 粒子并非是一动不动地排列 , 相反粒子是在一直运动的 。 由于构成物质的粒子数非常多 , 我们无法去单一衡量一个粒子的运动情况 , 而是利用统计的手段 。

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具体来说就是 , 如果构成物质的粒子整体运动得越剧烈 , 宏观世界表现出来的温度就越高 , 相反 , 如果粒子整体运动得越不剧烈 , 宏观世界表现出来的温度就越低 。

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因此 , 我们可以用“分子的平均动能”来描述温度 。 由此 , 我们也可以很容易得到一个结果 , 当分子的平均动能最低时 , 那对应的温度就应该是宇宙中的最低温度 , 通过理论推导和计算 , 我们就可以得到这个温度是零下273.15度 , 也被我们称为:绝对零度 。

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温度可以无限高吗?
那么问题来了 , 宇宙中的最高温度到底是多少呢?
如果我们不断地让粒子的平均动能升高到底会发生什么事情呢?
实际上 , 我们还真的可以找到参照 。 当我们不断地给物质加热时 , 构成物质的粒子的平均动能就会不断升高 。 这时候物质就会呈现出从固态 , 到液态再到气态的变化 。 说白了就是由于分子的平均动能增加 , 分子整体运动得更为剧烈 , 分子之间的距离也逐渐变大 , 从而影响到了宏观的物体变化 。

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那如果继续给气体加热 , 还会得到什么呢?
我们都知道 , 分子是由原子构成的 , 原子是由原子核和核外电子构成的 , 原子核外电子之所以会绕着原子和运动 , 是因为原子核是带正电的 , 电子是带负电的 , 它们之间会有电磁相互作用 。 于是 , 电子就会被束缚在一定的范围内 , 而不会乱跑 。

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但如果持续给物质加热 , 此时电子会获得足够大的能量 , 于是就可以摆脱原子核的束缚 , 成为自由的电子 。 此时的物质会呈现等离子态 , 说白了就是各种原子核、电子 , 光子聚集在一起的状态 。

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太阳就是一个典型的等离子体 , 主要是由氢原子核 , 氦原子核 , 电子 , 光子构成 。 而太阳内核的温度达到了1500万度 , 表面的温度达到了5500度~6000度 。

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那么等离子体就是极限了吗?
答案显然不是这样 , 忽略技术难度 , 我们依然可以继续对等离子体物质加热 , 让物质的温度继续升高 。 那此时物质可以升高到多少度呢?存不存在一个极限温度?
按照目前的技术 , 科学家利用强子对撞机LHC , 曾经创造了局部温度达到几亿度的水平 , 还要继续把温度提升 , 就需要更大的强子对撞机 。

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不知道你有想过 , 为什么科学家要去创造这样的温度?
实际上 , 他们是为了模拟宇宙起源的环境 。 按照目前的主流宇宙学理论 , 宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸 。 由于物理理论的限制 , 我们并不知道这次大爆炸之后的普朗克时间(10^-43秒)内发生了什么?

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而普朗克时间后 , 宇宙的温度是1.4亿亿亿亿度 。 这也是我们所生活的宇宙的最高温度 。 宇宙大爆炸之后 , 宇宙开始膨胀 , 温度开始下降 , 随着温度的下降 , 粒子从无到有 , 逐渐形成 , 并且出现了四大作用力 。 于是 , 最终构建出了我们这个宇宙 。

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也就是说 , 如果我们穷尽这个宇宙 , 不考虑技术难点的情况下 , 可以把温度一直提升到几十亿度 , 上百亿度 。 在提升温度的过程中 , 构成物质的粒子会逐渐走向衰亡 。 不仅如此 , 四大作用力会合并到一起 , 完全就是纯能量的状态 , 此时得到的温度将会是:1.4亿亿亿亿度 。
这相当于我们把自己宇宙的进程进行的一次倒序地播放 , 并最终回到宇宙最初的温度 , 这个温度包括了我们这个宇宙所有的能量 , 这就相当于创造了一个宇宙的开端 , 也就是说我们在这个过程中 , 创造了一个和我们一样的宇宙 。

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因此 , 在温度提升过程中 , 温度自身的定义也发生了变化 , 并非完全由粒子的平均能量来衡量 。

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