温度的下限和上限

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温度的概念

温度是微观粒子运动剧烈程度的体现,微观粒子运动越剧烈则温度越高,反之则越低。

运动的剧烈程度由速度来衡量。速度对于温度是一个统计学概念,以平均动能来衡量微观粒子的运动。这是因为对于微观粒子来说几乎所有粒子的速度都不同,粒子的速率可以很好地用麦克斯韦速率分布图来描述。

温度的下限

既然粒子运动地越慢温度越低,那么当所有粒子停止运动时就达到了最低温度,这就被称为绝对零度。绝对零度约等于摄氏温标零下273.15度(-273.15℃)。

但是,热力学还有一条定律,微观粒子在永不停息地运动,也就是说无法通过某种手段达到绝对零度。即便是运用最先进的激光冷却技术也只能无限靠近绝对零度。

温度的上限

我们这个宇宙速度的极限为光速,有质量的物质只能无限接近光速。

在一个封闭的系统内有一些粒子,假设这些粒子都达到了光速,那么就达到了温度的上限,这被称为普朗克温度。当然事情没有那么简单,因为微观粒子还要考虑量子效应。

有学者认为在宇宙发生大爆炸的那一瞬间达到了普朗克温度,也许不可思议,这似乎违背了相对论,但要考虑到宇宙还是奇点时所有的物理规律都失效了,谁也不知道会发生什么。

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