温度在我們的生活中經常被提起,它可以為我們表示一個物體,例如大氣和水中所攜帶的內能或者是熱量。
根據測量一個物體温度的多少,我們就能知道這個物體有多熱。
0攝氏度是冰水混合物的温度,37攝氏度是我們人體正常的平均體温,60攝氏度的水喝起來就已經能感覺到有些燙,100攝氏度是標準大氣壓下水沸騰的温度。
500攝氏度左右鐵就會開始發出暗紅色的可見光,温度再往上升就會發出黃色光,1000攝氏度就會發出白色光,當温度達到1538攝氏度,鐵就會融化。
然後呢?我們繼續加温會發生什麼?温度越高我們貌似對温度的概念越模糊,那麼1.4億億億℃是什麼概念?達到這個温度會發生什麼?
我們接着往下看,首先要了解下什麼是温度?
温度其實就是人為規定出來用以測量物體內分子和原子平均動能的物理量,温度越高物體內的分子和原子隨機運動/振動的就會越強烈。
在宏觀世界看來,物體內能的增加,由於分子和原子掙脱化學鍵,變得自由度越來越高,物體就會從固態變為液態,直到氣態。
如果繼續升温,分子/原子會運動的更加猛烈,當温度達到大約5500開爾文(0開爾文=-273.15攝氏度),這個温度大概就是太陽表面的温度,這時分子就會被電離成單個原子。
例如水分子就變成氫原子和氧原子,如果温度持續的升高,原子將會被電離,也就是電子獲得了更高的動能脱離了原子核的束縛,變為帶負電的自由電子和帶正電的原子核,我們稱其為等離子體。
我們還可以給等離子體繼續升温,所帶來的變化就會帶電粒子瘋狂的做隨機運動,並且發生碰撞。不過這時並不會發生任何奇怪的事。
但是當温度達到80億K的時候,由於此時的帶電粒子擁有了極高的動能,它們在相互碰撞的過程中就會因為E=MC^2,創造出兩個新的粒子分別為正電子和電子。
這其實就跟對撞機的原理相同,通過給粒子加速,賦予其巨大的動能,來產生新的粒子。
當温度被加到200億K時,原子核中的質子和中子就會掙脱強力的束縛,變為單個自由的粒子,也就是原子核開始被電離。
當温度被加到2萬億K時,質子和中子將不能穩定的存在,它們會分解為組成它們的更基本的粒子,夸克和膠子。
這是兩個基本粒子,不可再分,你有沒有發現,隨着温度的升高,物質在不斷的分解為組成它們的基本粒子,這其實就是宇宙誕生的逆向過程,我們其實是在回顧宇宙的歷史。
當温度達到2千萬億K,這個時候的温度下,粒子的碰撞已經足以產生任何標準模型中已知的粒子和反粒子。
而且這時還會發生一件奇怪的事,當達到2千萬億K時,所有帶質量的粒子都會變得跟光子的性質一樣,不再受到質量的約束,不管是正粒子還是反粒子,它們都開始以光速運行。
並且表現的更像是波的性質,這就是宇宙剛誕生後1秒內發生的事情。但此時的温度還遠遠沒有達到1.4億億億億℃。
不過我們還可以繼續升温,隨着温度的繼續升高,此時所有的粒子的動能不會再增加了,它們不會超過光速。但是它們會像光子那樣,波長變得更短,攜帶更多的能量。
這個時候所有的粒子碰撞就會產生我們目前未知的奇異粒子,例如磁單極子,暗物質粒子,也許還會出現我們現在未知的、新的物理法則。
如果温度達到1.4億億億億℃,整個宇宙將會“重啓”,你將會創造一個宇宙。因為1.4億億億億℃所代表的能量就是我們這個宇宙誕生時候的温度,稱為普朗克温度1.4×10^32K,也就是宇宙在10^-43s時候的温度。
這個時間宇宙暴漲階段剛結束,真空能量此時衰變到了物質中,產生了所有的物質粒子,這個過程被稱為再加熱,而加熱出來的温度正是普朗克温度。
如果我們再次創造一個普朗克温度,那就等於創造了一個完整的宇宙,此時的時空沒有任何意義,而我們現在的宇宙也會被毀滅。
那麼我們能否達到1.4億億億億℃?很顯然並不能,這個温度是理論上的最高温度,我們人類如宇宙中的塵埃一般,是永遠都無法掌控這麼高的能量。
再説目前的可觀測宇宙的半徑只有460億光年,真實的宇宙要比這個範圍大很多,也很可能是無限的,所以就算我們把可觀測宇宙的能量全部都收集起來,依然沒有這麼高的温度。
除此之外,還有一個攔路虎,那就是黑洞,當我們給一個粒子不斷的增加能量時,當能量達到大約10^19 GeV,就會創造出一個微型黑洞。這個微型黑洞會在非常短的時間內,衰變到低能量狀態。
所以1.4億億億億℃是宇宙的極限温度,裏面包含着創世的能量,時間、空間、物質盡在其中。