从-273.15℃到1.4亿亿亿亿开尔文,宇宙有哪些特殊的温度

对于我们普通人来说,温度的差别不过是零下十几二十度的严冬到零上三十度的夏日之间的变化。但是在这个宇宙中,温度的变化可以令你瞠目结舌。从宇宙最低温到宇宙最高温,你都知道哪些?

宇宙最低温

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毫无疑问,绝对零度就是宇宙的最低温度。用热力学表示就是0开尔文(0K),用温度表示就是-273.15℃。

很显然,绝对零度是一个目前不可能达到的理想状态,我们只能尽全力接近这个温度。从微观意义上来讲,绝对零度意味着微观粒子全部停止自由移动,这是我们目前完全做不到的。正因为粒子不作任何运动就是动能最低的状态,没有比不动还低的动能状态,因此绝对零度是不可突破的。

500皮开尔文

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皮是10的-12次方,500皮开尔文就是5*10^-9次方开尔文,已经非常接近绝对零度了,而这也是人类迄今为止创造出来的最低温度。来自美国、德国、奥地利等国家的国际科学家团队首次创造了这样的成绩,这也是人类历史上首次将温度降低到1纳开以内。

1开尔文

这是人类在宇宙中观测到的最低温度,来自于距离地球5000光年的旋镖星云。旋镖星云的中心是进入到演化末期的恒星,这种恒星会将物质抛射到宇宙空间,形成巨大的星云。由于膨胀速度极快,导致整个星云的温度急剧降低,只比绝对零度高了1K。

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2.7开尔文

虽然恒星普遍温度惊人、行星的温度也相对适宜,但是毕竟宇宙中绝大部分空间都是相当空旷、没有什么天体的。在这种情况下,宇宙整体的平均温度其实低得令人震惊,只有2.7K,也很接近绝对零度,这个数字是科学家们通过宇宙微波背景辐射探测到的。这是宇宙今天的平均温度,如果一会看到宇宙最高温度,恐怕你会惊掉下巴。

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4.2开尔文

在这个温度下,水银就会变成超导体,也就是传导电流时电阻为零。超导体是一种非常特殊的导体,而4.2K的水银恰恰在1911年成为了人类第一次发现的超导体。超导体对于人类的发展至关重要,但就像水银一样,人类已知的绝大部分超导体都需要极低的温度才行。

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近些年来,科学家们在常温超导体方面不断取得突破。2020年10月,美国科学家宣布实现了15℃下的常温超导体,但所需压强非常高。常温超导体投入使用,还需要一段时间的研究。

178.45开尔文

在地球上,没有什么地方比南极更冷了。由于常年没有直射的阳光,广袤的冰川又会将大部分阳光反射掉,因此南极的温度低得惊人。迄今为止,人类记录下的地球最低自然温度就是在南极点测得的-94.5℃,也就是178.45K,不知道这个纪录何时会被打破。

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273.15开尔文

也就是0℃,相信大家也并不陌生,那就是水冰的凝固点。当然这里要有一个限制条件,那就是在1个大气压的情况下,因为不论是冰的熔点还是水的沸点,都会随着压力的变化而变化。

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310.15开尔文

即37℃,是人类的正常体温,不过根据体质的不同,也会有一些小范围的波动。不论是高于正常体温还是低于正常体温,对于细胞都会有所损害,导致人体受到威胁。1980年的时候,有一位美国人因为中暑发烧达46.5℃,24天后退烧,这是人类幸存下来的最高体温纪录。另外,人类幸存的最低体温纪录是13.7℃,但这些都属于奇迹,一般人是承受不了的。

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329.85开尔文

56.7℃,这是有记录以来地球最高自然气温,出现在1913年7月10日的美国加州死亡谷。1922年的时候,利比亚阿兹齐亚地区曾经有过58℃的极限高温纪录,但是后来被怀疑极有可能是虚假数据,最终连申请的吉尼斯世界纪录也被取消,56.7℃仍是目前公认地球最高气温。

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373.15开尔文

也就是100℃,也就是水的沸点。同样的,这也是要求在1个标准大气压下。我们平时家里用的压力锅,正是因为高度密闭导致锅内压力极高,从而使得水超过了100℃还不沸腾,从而以更高的温度炖煮食物使其快速熟烂。在自然环境下,海拔越高的地区空气越稀薄,大气压越小,在高原地区,水甚至在70℃就开始沸腾了。

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1570万开尔文

这是太阳核心区域的温度,正是在这样恐怖的温度以及超高的压力配合下,氢才会被迫挤压到一起聚变成氦,从而使得太阳能够发光发热。到了太阳表面,温度就低得多了,大约是5500K,但同样非常惊人。

100亿开尔文

大质量恒星在进入到演化末期的时候,核心处就会达到这样恐怖的温度。这样的恒星在死亡时会非常剧烈,也就是变成我们熟知的超新星。超新星释放的能量非常惊人,其亮度甚至可以超过一个星系,最终核心会坍缩形成一个中子星或者黑洞。

5.5万亿开尔文

说起来你可能不信,但这是人类目前制造出来的最高温度。按说这样的温度足以毁灭一切,但由于它只是出现在量子领域,所以并没有伤害我们。2012年的时候,欧洲科学家利用大型强子对撞机中通过高能粒子对撞的时候制造出了持续了仅仅一瞬间的5.5万亿开尔文的恐怖高温。

如果考虑到宏观层面上、持续时间相对可观的条件,那么人类创造的最高温度是大约1亿开尔文,也就是所谓的人造太阳。在这个温度下,我国科学家制造的人造太阳可以稳定运行100秒,韩国科学家在2020年12月创造20秒的成绩,但都远远不足以投入实际生产使用。

10^32开尔文

1的后面有32个0,你知道这是一个怎样的数量级吗!算下来,这就是1亿亿亿亿开尔文!这样的恐怖温度真的仅仅出现了一瞬间,而且恐怕永远也不会再现,它就是宇宙大爆炸一瞬间的温度。

宇宙诞生之前,所有物质都集中在一个奇点内,没有任何体积,所以密度无限大,温度也无限高。然后,由于一个未知的原因,这个奇点发生了大爆炸,释放出了所有的物质和能量,在宇宙大爆炸的一瞬间,温度大约是1.4亿亿亿亿开尔文。从此宇宙开始不断降温,到了今天降温到仅仅2.7K。

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