當(dāng)我們判斷其他行星是否適宜居住時(shí)，我們往往遵循以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 首先，它們是否含有液態(tài)水。 其次，溫度是否合適，或者是否有能夠?qū)崿F(xiàn)良好溫度控制的氣氛。 第三，是否有磁場(chǎng)可以幫助我們防御輻射？ 溫度是液態(tài)水能否形成的關(guān)鍵。 如果太低，就會(huì)成為像冥王星一樣的“冰凍死星”。 如果太高，就會(huì)像金星一樣，雨水在到達(dá)地面之前就會(huì)蒸發(fā)。
多年來(lái)，科學(xué)家們對(duì)宇宙溫度的數(shù)值進(jìn)行了推斷，并且上限有不斷增加的趨勢(shì)。 目前宇宙最高溫度為1.4萬(wàn)億萬(wàn)億度，但下限已固定為-273.15℃。 兩者之間存在顯著差距。 人們不禁好奇，為什么宇宙的最低溫度只能是-273.15℃？ 這個(gè)值是怎么得到的呢？ 未來(lái)最低氣溫紀(jì)錄會(huì)被打破嗎？
帶著這些問(wèn)題，讓我們走進(jìn)宇宙“冷熱”的演化史，看看-273.15℃的世界是什么樣子？ 在此之下，一切都會(huì)處于“絕對(duì)靜止”嗎？
溫度到底是什么？
普通人感知和定義溫度的方式比較簡(jiǎn)單粗暴。 我們通常只用冷和熱來(lái)定義溫度。 至于用什么感知？ 當(dāng)然，這是用自己的身體來(lái)衡量的。 比如，如果讓你冬天穿短袖衣服出去，你肯定不會(huì)愿意，因?yàn)槟愕纳眢w對(duì)冬天的“冷溫度”有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，而這種認(rèn)識(shí)牢牢地刻在了身上。你的想法。
事實(shí)上，溫度本身就是一個(gè)物理量。 現(xiàn)在的物理學(xué)家認(rèn)為，溫度的詳細(xì)解釋應(yīng)該是“物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)的物理量”。 這個(gè)說(shuō)法告訴我們，溫度取決于物質(zhì)的存在。 如果沒有物質(zhì)，那么溫度就沒有意義了。 可見，大爆炸產(chǎn)生物質(zhì)之前，宇宙中不僅沒有時(shí)間、空間，而且也沒有溫度。 事實(shí)上，溫度與兩者類似，都是宇宙中的一個(gè)尺度。
溫度的測(cè)量只能通過(guò)物體的某些變化特性來(lái)確定。 這種測(cè)量方法屬于間接測(cè)量，用來(lái)測(cè)量溫度的標(biāo)度稱為溫標(biāo)。 溫標(biāo)有多種級(jí)別，例如開爾文單位、華氏溫標(biāo)、攝氏度和黎巴嫩溫標(biāo)。 溫標(biāo)等。開爾文單位最為特殊，因?yàn)樗褂媒^對(duì)零作為起始溫度，常用符號(hào)K表示。
開爾文溫度與人們習(xí)慣使用的攝氏溫度之差是一個(gè)常數(shù)273.15，即=+273.15（是攝氏溫度的符號(hào)）。
我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用的溫標(biāo)是攝氏度。 該溫標(biāo)以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冰水混合物作為起始溫度，即0度。 需要注意的是，這里0度的定義發(fā)生了變化。 與開爾文單位不同。 華氏度是美國(guó)和一些歐洲國(guó)家常用的溫標(biāo)，符號(hào)為℉。
測(cè)量溫度的方法有很多種。 較常見的一種是接觸式測(cè)溫法。 這種方法通常采用溫度測(cè)量裝置直接接觸被測(cè)物體。 我們發(fā)燒時(shí)使用的傳統(tǒng)體溫計(jì)就是采用這種方法。 但這種方法常常因接觸不良而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。 這可能就是為什么當(dāng)您將溫度計(jì)放在腋下時(shí)，醫(yī)生會(huì)指示您不要移動(dòng)溫度計(jì)。 。 除了這種方法之外，還有一種非接觸式測(cè)溫方法，但這種測(cè)量方法誤差較大。
宇宙最高溫度1.4萬(wàn)億萬(wàn)億度
科學(xué)界一直在孜孜不倦地探索宇宙何時(shí)以及如何誕生的問(wèn)題。 目前，最被廣泛認(rèn)可的理論是“宇宙起源大爆炸理論”，而這一理論多年來(lái)也得到了很多意見。 有證據(jù)支持。 因此，經(jīng)過(guò)多次推導(dǎo)和計(jì)算，科學(xué)家認(rèn)為宇宙最高溫度為1.4萬(wàn)億萬(wàn)億度，發(fā)生在大爆炸那一刻。 這也是宇宙理論上的最高溫度。
上面我們?cè)诮榻B溫度的基本概念時(shí)提到，從微觀角度來(lái)看，溫度其實(shí)就是物體分子運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度。 因此，如果宇宙的誕生真的起源于大爆炸，那么爆炸開始時(shí)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的頻率一定是“無(wú)窮大”，而溫度與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的頻率成正比，所以最高溫度宇宙的誕生初始溫度是沒有誤差的。
雖然大爆炸開始時(shí)的溫度達(dá)到了1.4億萬(wàn)億度，但此后溫度開始下降。 例如，大爆炸后10-32秒，溫度降至1000億度。 科學(xué)家指出，在宇宙爆炸初期，由于溫度太高，電子無(wú)法與原子核結(jié)合形成原子。 無(wú)數(shù)的電子在宇宙中徘徊，變成了等離子體。 這是冒著熱氣的宇宙，就像一個(gè)大鍋，里面裝滿了混沌之物。
38萬(wàn)年前宇宙誕生后，溫度逐漸降至6000℃。 很多人會(huì)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)宇宙的溫度與太陽(yáng)表面的溫度非常相似。 因此，原子的形成終于可以順利進(jìn)行開爾文，宇宙也從一鍋“混沌粥”演化成了清澈的東西。
在不受電磁輻射干擾的情況下，原子聚集在一起形成氣體云，氣體云在自身重力作用下開始塌縮，形成第一批恒星和星系。
值得一提的是，宇宙從極端高溫下降后，又開始升溫，因?yàn)楦鶕?jù)紅移現(xiàn)象，我們可以知道宇宙仍在膨脹，而這種升溫是由引力塌縮引起的。宇宙的結(jié)構(gòu)在未來(lái)還將繼續(xù)下去。 繼續(xù)。
宇宙最低溫度-237.15℃
宇宙的最高溫度是140,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000， 000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,今天在宇宙中，最低溫度是僅-273.15℃。 上下限的巨大差距實(shí)際上完全是因?yàn)闇囟缺旧砼c物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。 比如大爆炸初期，所有物質(zhì)都在快速運(yùn)動(dòng)，所以摩擦力很強(qiáng)開爾文，產(chǎn)生大量熱量，溫度自然就高。 但最低溫度要求物質(zhì)運(yùn)動(dòng)趨于靜止?fàn)顟B(tài)，或者物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度最小時(shí)。 此時(shí)測(cè)得的溫度為-273.15℃。 這個(gè)溫度一直被稱為“絕對(duì)零”。
雖然我們根據(jù)物質(zhì)接近停止運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)推導(dǎo)出了最低溫度值，但目前我們發(fā)現(xiàn)的宇宙最低溫度實(shí)際上并沒有達(dá)到-273.15℃。 宇宙中最冷的地方是布莫讓星云，也稱為回旋鏢星云或鮑蒂星云，距離地球約5000光年，溫度為-272°C。
那么人們是如何發(fā)現(xiàn)這個(gè)絕對(duì)零值的存在的呢？ 事實(shí)上，它經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的論證過(guò)程。 16世紀(jì)，法國(guó)物理學(xué)家阿蒙發(fā)現(xiàn)了溫度與氣壓之間的密切聯(lián)系，并推導(dǎo)出溫度下降極限在-246℃左右。
1787年，法國(guó)物理學(xué)家查爾斯根據(jù)氣體體積、壓力和溫度之間的關(guān)系總結(jié)出一條定律。 這后來(lái)被稱為查爾斯定律。
查爾斯定律：對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，如果壓力保持恒定，溫度降低1℃，氣體的體積將收縮0℃時(shí)體積的1/273。 根據(jù)這個(gè)計(jì)算，我們得到一個(gè)結(jié)果：宇宙的最低溫度是-273.15℃。
可見絕對(duì)零的概念與物質(zhì)本身有關(guān)。 如果溫度達(dá)到-273.15℃，那么物質(zhì)的體積就會(huì)消失，沒有物質(zhì)的存在，溫度也就不存在了。 所以，大家應(yīng)該都能明白為什么。 最低溫度只能無(wú)限接近-273.15℃，但永遠(yuǎn)達(dá)不到。
讓我們簡(jiǎn)單地解釋一下。 以我們家的冰箱為例。 冰箱內(nèi)壁通常有制冷劑不斷循環(huán)。 所以想要冰箱達(dá)到絕對(duì)零，就必須讓制冷劑的溫度高于絕對(duì)零。 仍然很低。 在絕對(duì)零時(shí)，分子完全停止運(yùn)動(dòng)。 怎樣才能有辦法讓分子運(yùn)動(dòng)得比靜止時(shí)慢呢？ 這無(wú)疑是不可能實(shí)現(xiàn)的，所以絕對(duì)零的價(jià)值仍然只存在于概念上。
超低溫現(xiàn)象
不得不說(shuō)，雖然我們的實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到絕對(duì)零，但超低溫現(xiàn)象卻可以幫我們不少忙。 當(dāng)溫度很低時(shí)，有些物質(zhì)會(huì)表現(xiàn)出不同的現(xiàn)象。 根據(jù)這一特點(diǎn)，“超低溫”被廣泛應(yīng)用于航天、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域，并能獲得意想不到的驚喜。 許多新興成果可以造福人類。 。
那么我們先來(lái)看看超低溫下的一些“奇跡”。 當(dāng)溫度達(dá)到-190°C時(shí)，我們的空氣就會(huì)變成淺藍(lán)色液體。 沒錯(cuò)，我們認(rèn)為看不到、摸不到的東西在超低溫下會(huì)變成液體。 金屬在超低溫下要么凍結(jié)成固體，要么變成粉末。 所謂的“超導(dǎo)現(xiàn)象”也會(huì)發(fā)生。
超導(dǎo)現(xiàn)象意味著此時(shí)金屬的電阻變?yōu)?。電阻為0意味著電流可以毫無(wú)阻礙地通過(guò)物體，產(chǎn)生超強(qiáng)磁場(chǎng)。
如果能利用超低溫制造“超導(dǎo)體”，功耗將進(jìn)一步降低，發(fā)電效率將大幅提高。 因此，在能源利用領(lǐng)域，超導(dǎo)電力傳輸、超導(dǎo)儲(chǔ)能和超導(dǎo)電機(jī)都備受追捧。 此外，磁懸浮列車、核磁共振成像、超導(dǎo)反潛、電磁推進(jìn)等技術(shù)都有超低溫技術(shù)的貢獻(xiàn)。
此外，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，超低溫下會(huì)出現(xiàn)“超流體現(xiàn)象”。 這種流體的特點(diǎn)是完全沒有粘度。 因此，當(dāng)它放入環(huán)形容器中時(shí)，它會(huì)進(jìn)行無(wú)窮無(wú)盡的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。 然而，超流體形成的溫度條件更為嚴(yán)格，甚至比超導(dǎo)體還要低。 液氫4在冷卻到2K以下后可以表現(xiàn)出超流現(xiàn)象。
人體的溫度耐受極限
宇宙中的高溫和低溫顯然是我們?nèi)祟悷o(wú)法忍受的。 畢竟我們的身體是非常脆弱的。 如果暴露在極冷或極熱的環(huán)境中，我們可能會(huì)在短短十秒鐘內(nèi)徹底死亡。 然而，仍有一些人挑戰(zhàn)了人體的極限溫度。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，人體可以在71℃的干燥高溫環(huán)境下生存一個(gè)小時(shí)。 當(dāng)達(dá)到104°C時(shí)可以持續(xù)26分鐘。 這個(gè)結(jié)果是相當(dāng)令人震驚的。 畢竟，在我們的理解中，如果超過(guò)60°C，我們可能就會(huì)失去知覺。 所以我們的身體還是可以散熱的。 如果超過(guò)散熱極限，我們就會(huì)死亡。
但對(duì)低溫的耐受力不是那么強(qiáng)。 當(dāng)氣溫過(guò)低，我們身體的核心溫度低于35℃時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)體溫過(guò)低的癥狀。 患有這種情況的人可能會(huì)變得神志不清，并在混亂中脫掉衣服。 可見，有時(shí)人體能忍受的低溫與高溫相比還是很有限的。
結(jié)論
通過(guò)這篇文章，我們知道溫度與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。 宇宙中的高溫和低溫之所以如此不同，是因?yàn)槲镔|(zhì)運(yùn)動(dòng)最慢的速度只能變得靜止，這是不可能實(shí)現(xiàn)的，更不用說(shuō)想象了。 比現(xiàn)在還慢。
然而，溫度作為一個(gè)尺度，只是宇宙眾多尺度中的一個(gè)，仍然存在不確定性。 很難說(shuō)隨著我們對(duì)“物質(zhì)”微觀世界的更多了解以及對(duì)宇宙宏觀世界的發(fā)現(xiàn)，是否會(huì)探索新的“極限”。
