我們所處的宇宙中存在著數量極其龐大的恆星,這些恆星溫度極高,不停的嚮往輻射出大量的光和熱。但一個“奇怪”的現象是,現在我們所處的宇宙,絕大部分割槽域的溫度都非常低,整體計算下來,其平均溫度為零下270.42攝氏度,這個溫度只比絕對零度高了一點點。
為何宇宙空間如此寒冷,不是有那麼多熾熱的恆星嗎?那麼到底是什麼造成了宇宙如此寒冷呢?今天我們就來講一下這個話題。
所謂的“寒冷”指的是物體的溫度很低。現代物理學告訴我們,一個物體的溫度高低,是取決於這個物體內部微觀粒子的熱運動,具體的講就是熱運動越劇烈,這個物體的溫度就越高,而同樣的,當一個物體內的微觀粒子全部停止了熱運動,它的溫度就達到了最低,即絕對零度(零下273.15攝氏度)。
舉例說明,我們把手伸進處於室溫的水的時候,這時水分子的熱運動比較緩慢,我們的手也不會受傷。但如果將水加熱到沸騰,那麼水分子就會變得非常的狂暴,這時如果我們再把手伸進去,高速運動的水分子就會狠狠地撞在我們的手上,並釋放出其自身的能量,於是我們的手就被高溫燙傷了。
我們可以看到,所謂的溫度其實是物質的一個物理量,如果空間內沒有物質,那麼我們談論溫度也就沒有了意義。換句話來講,就是宇宙空間的溫度,其實指的就是宇宙空間內的物質的溫度。
相關資料顯示,宇宙的平均密度約為每立方厘米 (10^-29) 克,也就是說宇宙空間中,平均每立方米僅僅只有幾個氫原子。注意這個平均密度是算上了恆星、行星以及其他宇宙中所有天體所得出的結果。
一個物體的溫度要得到提高,就必須使其內部微觀粒子加速運動,這需要有外部能量的輸入,在宇宙中,絕大部分的能量來自於恆星的輻射。
而事實上,雖然宇宙中的恆星數量龐大,但是宇宙的空間更大,通常情況下,它們都是零星地分佈在廣闊的空間裡的,彼此之間距離非常的遙遠。如果將太陽的能量比作一支蠟燭的能量,那麼按比例來講,另一支蠟燭的位置至少都在1000公里之外!如此稀少的物質密度,再加上如此微弱的能量輸出,其結果就是顯而易見的了。
但是之間的宇宙卻不是這個樣子,時間越往前推,宇宙的物質密度就越高,各種微觀粒子的運動速度也越快。在宇宙的誕生之初,其溫度曾經達到了1.4億億億億度(普朗克溫度)。
目前的我們所處的宇宙,一直處於一個加速膨脹的狀態。這也就意味著,天體之間的距離會越來越大,相應的宇宙的密度也越來越小,宇宙的溫度也會隨之繼續下降。不出意外的話,這樣的狀態將一直持續下去,直到整個宇宙的溫度降無可降……
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