地球是目前宇宙中唯一發現存在生命的星球,地球能夠誕生出生命,很重要的一個條件是地球擁有非常合適的温度,地球的平均温度只有15攝氏度,是一顆非常温和的星球,反觀太陽系其他星球,白天的温度動輒幾百攝氏度,晚上温度又下降到零下100多攝氏度,根本不適合生命的生存和繁衍,不過地球的平均温度雖然只有15℃,但這並不意味着地球每個地方都是15℃,有些地方的温度遠遠高於這個温度,有些地方的温度又遠遠低於這個平均值。
地球平均温度為15℃
根據科學家們觀測,目前在地球上觀測到的最高氣温為57.8℃,是1922年在非洲利比亞阿奇亞地區測得的;歷史最低氣温則是1967年在南極“極點”附近測的-94.5℃的,這兩個氣温成為人類有史以來測得最高温和最低温,而隨着科技的發展,科學家不僅測得地球的最高温和最低温,而且也推算出宇宙的最高温和最低温,根據推算結果,科學家發現宇宙理論上存在的最高温度高達1.4億億億℃,最低温則為-273.15℃。
南極地區
看到這個結果,我們都會感到疑惑,宇宙的最高温度可以達到1.4億億億℃,可是最低温卻只有--273.15℃,兩者相差如此巨大,是什麼原因造成的呢?
温度的本質是什麼?
要想知道宇宙的最高温度與最低温度相差為何如此懸殊,那我們就必須瞭解温度的本質是什麼,如果問你温度的本質是什麼,你可能會不假思索地説温度就是氣温,就是多少攝氏度,代表冷和熱的一種單位,沒有其他任何意義,難道它還有其他含義?如果不説,可能很多人都不知道温度其實還真的隱含有深層次的含義,温度的本質到底是什麼?平時我們為什麼會感到冷和熱?其實這都與大氣中的分子有關,當大氣中的分子運動得越快的時候,分子之間的摩擦力就越強,產生的熱量就越多,所以温度就越高,我們就會感到越熱;如果大氣中的分子越趨向於靜止,那麼它們之間的摩擦力就越小,產生的熱量就越少,温度就越低,我們就感到越冷,所以温度的本質其實就是分子的運動快慢產生的一種現象,温度的高低與分子運動快慢存在密切關係。
温度的本質是分子運動
宇宙最高温度1.4億億億℃的由來
明白了温度的本質,那再來分析一下宇宙最高温度與最低温度相差如此懸殊的原因,由温度的本質我們知道,分子運動越激烈,温度就越高,換句話説,温度是隨着分子速度加快而不斷上升的,目前宇宙中最快的速度是光速,但是這僅僅是理論上的最高速度,因為科學家發現宇宙中存在比光速還快的速度,比如宇宙膨脹速度就比光速快很多,由此可以推測,物質的速度理論上來説是沒有上限的,既然物質的速度沒有上限,那麼分子的運動速度也不會存在上限,如果分子的速度沒有上限,理論上來説温度也不存在一個上限值,也就是説最高温度是一個無限制,無法使用數值去表達。
宇宙大爆炸瞬間產生普朗克温度為宇宙最高温度,達到1.4億億億℃
不過為了方便研究,在現有理論知識的可以理解的前提下,科學家找到了分子運動速度最快瞬間的值,科學家認為,在整個宇宙史上分子運動速度最快的時候是宇宙大爆炸發生的那一瞬間,這個時間叫做普朗克時間,這個時間非常非常短,僅相當於10的負43次秒(1E-43秒),在這個時間內分子的運動速度是整個宇宙誕生史上最快的,由於温度就是由分子運動產生的,所以温度也在這個瞬間達到最高,科學家計算出這一瞬間的温度高達1.4億億億℃,這個温度又被命名為普朗克温度,在整個宇宙中沒有温度比普朗克温度更高了。
宇宙最低温-273.15℃的由來
説完了宇宙最高温度產生的原因,那宇宙最低温度又是如何產生的呢?我們已經知道最高温度是分子運動最激烈的時候產生的,那麼最低温度就應該是分子運動速度最小的時候產生的,速度是用來表示物體快慢的一個單位,它是沒有負值的,所以速度最小的值應該是0,當速度是0的時候,分子的運動速度最小,温度就最低,而當分子的速度是0的時候,代表着分子已經處於靜止狀態,也就是説當分子完全靜止了,就可以獲得宇宙最低的温度,科學家根據相關公式計算出分子靜止時温度為-273.15℃,這個温度也被稱作絕對零度,代表着理論上存在的宇宙最低温度,這就是宇宙最低温度--273.15℃的產生的原因。
當分子靜止的時候,達到宇宙最低温度-273.15℃,也稱為絕對零度
宇宙發現最低温度為-272℃,而非-273.15℃
雖然科學家計算出宇宙最低温度為-273.15℃,但是迄今為止發現的宇宙最低温度只有-272℃,以後即使發現更低的温度,也會比-273.15℃要高,理論上人類永遠不可能發現-273.15℃這個温度,為什麼呢?因為-273.15℃是分子靜止是產生的一個極限低温,可是宇宙中不可能存在靜止的物質,任何物質只能無限趨向於靜止,而不可能完全靜止,因此完全靜止的物質是不存在的,在科學家發現-272℃的回力棒星雲這片星雲,是目前已知的宇宙中最冷的地方,但是這裏的分子運動也僅僅是相對靜止,而無法達到絕對靜止,所以宇宙不可能存在-273.15℃這個絕對零度。
迄今為止宇宙最寒冷地方回力棒星雲
總結:
宇宙最高温度(1.4億億億℃)與宇宙最低温度(-273.15℃)相差如此懸殊,是因為温度的本質是分子的運動快慢決定的,而分子運動速度是沒有上限卻有下限的,沒有上限意味着沒有最高温度,存在下限意味着存在一個最低温度,由於分子運動速度是0的時候,就達到宇宙最低温度-273.15℃,反觀分子速度是沒有上限,要多大有多大,所以最高温度可以是一個無限制,但是科學家卻強行給它設置了一個上限,也就是宇宙大爆炸瞬間產生的速度,這個速度就計算出宇宙最高温度為普朗克温度,也就是1.4億億億℃,所以它們才相差如此巨大。此外,由於宇宙沒有絕對靜止的物質,所以理論上永遠不可能發現和創造出-273.15℃這個宇宙最低温度。