絕對零度,也就是-273.15度,是人類無法突破的温度極限值,很多人都知道這點。不過對於高温,有些人的認知並不準確,認為温度可以無限高,實際上並不是這樣的。
高温也有一個極限值,這個極限值就是普朗克温度,這個温度大約為1.42x10^32度,也就是1.42億億億億度,非常非常高的温度。
那麼普朗克温度是怎麼來的呢?
其實,普朗克温度就是宇宙大爆炸開始一個普朗克時間之後的宇宙温度,由於普朗克時間是有意義的最小時間單位,所以普朗克温度是人類認知下的最高温度。
也可以換一種思維方式,如果物體的温度高於普朗克温度,那麼它就會輻射出波長小於普朗克長度的電磁波,但是普朗克長度又是有意義的最小長度單位,所以低於普朗克長度在目前的科學體系下就失去了意義。
人類能製造的最高温度是多少呢?
大約10萬億度,是通過大型離子對撞機制造出來的,在尋找希格斯玻色子(上帝粒子)的過程中,在局部製造出了能量相當於10萬億度的黑體輻射!
不過10萬億度的温度看起來很高,但與普朗克温度相比,也還是小兒科!
那麼為什麼高温如此之高,低温這麼低呢?
其實問題的本質不在於温度的高低,温度的高低衡量標準是人為制定的。在標準大氣壓下,冰水混合物的温度定義為0度,如果把普朗克温度定義為0度,那麼絕對零度的數值就會看起來很大!
問題的本質在於,為何無法突破絕對零度?
我們都知道,温度其實是衡量粒子運動快慢的度量。通俗地講,粒子運動越快,温度就越高,反之就越低。
而絕對零度的定義就是微觀粒子絕對靜止下的温度。
所以,要想達到絕對零度,意味着絕對的靜止,這是不可能的。
為什麼?
從量子力學角度就能很好地解釋這點。
我們都知道,量子力學的核心就是“不確定性”,用公式表述就是:ΔxΔp≥h/4π。
該如何理解這個公式呢?
Δx:位置的不確定性。Δp:動量的不確定性。h:普朗克常數,這個常數很小,為h=6.62607015×10-34 J·s
也就是説,微觀粒子位置的不確定性與動量不確定性的乘積,必須大於或等於普朗克常數除以4π。
簡單理解,兩者的乘積必須大約零,意味着位置和動量不可能為零,微觀粒子不可能靜止下來,一旦靜止,位置就確定下來的,與不確定性發生矛盾!
當然,科學家們是不肯輕易放棄的,很多科學家嘗試用各種方法,試圖突破絕對零度的限值,但事實證明,我們只能非常接近絕對零度,但就是達不到絕對零度。
事實上,絕對零度與我們經常所説的光速是一樣的,只能無限接近,但就是達不到。絕對零度和光速就是大自然的內在固有秉性!