03.01 如果世界的溫度驟增到一億攝氏度,但是隻維持千億分之一秒,會發生什麼?

胡航科


有趣的問題,問題已經假設溫度上升至上億攝氏度了,並且維持一毫秒,因而不必考慮物質溫度能否能否變到千億分子一秒。

核聚變需要高溫高壓,比如太陽內部就有達1500萬度的高溫,這麼高的溫度就是讓聚變材料原子如氘原子將核外電子“甩開”,光禿禿的原子核去和另一個光禿禿的氚核“幽會”去,這個幽會必須速度極快,這樣才能緊緊地碰撞在一起,完成生命的大和諧,放出巨大能量。

地球上就沒那麼高壓力了,壓力不高,溫度來補,因此聚變溫度要求更高,要求達上億度,一個個的氫彈必須要用原子彈來點火。

如果地球溫度已經達上億度,氫彈就可以擺脫原子彈這個點火裝置了,溫度到了隨時爆,1400萬到1億度的絕對溫度,正是實現自持聚變反應的條件。因此你就會看到地球上五大常任理事國美、俄、英、中、法核武器庫噼裡啪啦爆個不停,美國和俄羅斯再也不需要比核武器誰家多了。

其實溫度變化是緩慢的,畢竟溫度高了,物質內部粒子的無規則運動就會加強,來回碰撞也會加劇,因而不可能上升的太快,所以核電站壓力容器中控制溫度比控制壓力要容易。

以上回答純開腦洞!


核先生科普


個人觀點:說一下本人之前被熱油燙傷的一次經歷吧。本人的第一篇頭條文章講的就是這個,在這裡就著題主的問題再重溫一下。

那天特別熱,我光著膀子在廚房炸肉吃,肉炸完了,剩一大鍋油,看旁邊有一袋子雞蛋,於是把兩個完整的雞蛋放在油鍋裡,心想著這樣雞蛋熟的快一點吧。然後,爆了,蛋爆了,雞蛋爆了。你能想象我光膀子站在油鍋旁邊,熱油噼裡啪啦炸的滿天飛的情形麼?

熱油濺的我一膀子,講真,那一瞬間一點疼感都沒。但是,我立馬就用手把身上胡嚕個遍,為的是把熱油胡嚕光。

然後,不出一分鐘,那酸爽,那大泡,那疼,呼的就全來了。

再結合題主提出的問題,一億攝氏度,無論出現時間有多短,我認為,地球除了地球,啥都不剩了。


凌雲狂帥


其實也不太懂,我就隨便一說吧,說錯了大家多指正。

所謂的溫度就是分子的不規則運動,所以如果真的是題中假設的那樣,瞬間一億度,維持千億分之一秒,意思就是在這千億分之一秒內,所有的粒子都在這段時間內以超高的速度做不規則運動。

而一瞬間之後這個“迫使粒子做超高速不規則運動”的神奇因素消失了,那麼由於慣性,所有的粒子都會以這個神奇因素消失時刻的速度大小和方向運動。而且剛剛也說了,所有的粒子運動都是不規則的,也就是什麼方向都有,那麼結果就是,粒子會以極高的速度相互碰撞。這些粒子的平均速度可以根據麥克斯韋速度分佈律算出來:

但是可惜的是,如果是一億度那麼高的溫度,估計粒子會有相對論效應,所以不能用這個簡單的公式推算得到,但是我們還是可以確信,這個時候粒子的速度不是很接近光速,就是比較接近光速——而讓粒子以這樣的速度相撞,人類還只在粒子碰撞機裡面實現過。

↑大型強子對撞機↑

於是整個世界變成了一個巨大的粒子加速器,各種粒子之間發生足以使之撞成基本粒子狀態的碰撞,而最後的結果,就是全世界都幾乎變成了一鍋湯一樣的基本粒子。

↑粒子像煙花一樣在世界的各個角落綻放↑

這就是你隨便讓世界變成以一億度的結果。


航小北的日常科普


有點意思,別較真,我們來不嚴謹地分析著玩一下。

分子動能Ek=0.5*mv^2=1.5kT。m我們當做氫原子的質量,3.32*10^-27kg,k取1.38*10^23J/K,T就是題主說的溫度,取100000273K。

現在就剩v未知啦,算一下得到1116687.7米每秒。也就是極限速度可以達到1000公里每秒。當然,分子要互相碰撞的,互相一撞就不都是這個速度了,可能快一些可能慢一些。具體要看麥克斯韋-玻爾茲曼分佈了。

我就不算這個了,因為本來就是腦洞問題。我們繼續說會發生什麼。

大概就是,你在這放個屁,幾百公里公里以外也可以在一秒內探測到空氣中的的這個屁。甚至有一定概率在地球的另一頭也能測到。所有的分子大概都會這麼亂跑,看起來就像是都在劇烈燃燒。

然後整個世界(我暫時理解為地球了)都是這樣,呼啦啦全亂套了,爆炸是免不了的。

等下,題主說只維持千分之一秒,然而涉及到溫度,也就是分子的動能,這裡面沒有強調時間的影響啊。也就是說,你把溫度搞到那麼高,不用維持,而是會一直保持這些能量。直到能量慢慢通過其他方式散出去。

而千億分之一秒,粒子怕不了多遠。按照題主的黑科技,這個溫度只持續千億分之一秒,然後瞬間降回之前的溫度。那麼我只能瞎猜一下,來畫個圖吧。


如上圖,一開始地球是這樣的。

上圖是題主開始發功,瞬間升溫。

下圖是千億分之一秒後,題主再次發功,瞬間降溫。

溫度這麼高,分子動能增大,肯定都要亂跑了。而且有能量通過波的形式散發出來,大概就是會發光了。腦洞,意會。

好了,就回答到這裡,不足之處還請指出。


蛋科夫斯基


我們都知道,熱量的傳遞需要一定的時間。如果在極端時間內高溫加熱,很可能對物體並沒有實質性傷害。例如你把手快速地掠過火焰,手並不會收到到傷害。這是因為火焰的溫度只有幾百到上千度,而受熱時間也是極端,所以最終傳遞的熱量並不是很高,不足以對人體產生傷害。



但是,如果溫度極高,即便是短時間,也是毀滅性的。例如題主說的如果是一億度,雖然只有千分之一秒的時間,但是對於地球也是毀滅性的打擊。



下面就從具體的物理公式來看看,物質的導熱公式如下:

Q = kATt/d,

其中,k是導熱率,A是接觸面積,T是溫度差,t是傳熱時間,d是傳熱距離。


鋼鐵的導熱率k約為50w/mk,假設有一塊長寬都是1m,高是1釐米的鋼鐵,那麼在千分之一秒內這塊鋼鐵傳遞的熱量為:

Q = 50*1*1*10^8*0.001/0.01J=5*10^8J

鐵的密度約是8000kg/m3,比熱是460J/(Kg℃)。這樣,可以把這個1立方的鐵塊加熱到:T=Q/(8000*460)=136℃。

如此短時間內可以把一塊厚1米的鋼鐵都加熱到1百多度,你說對於地球來言,是不是一場災難。人類和動物,則是熟透了。



當然了,如果是換成2000度的火焰,此塊鋼鐵的溫度只會0.003度,幾乎沒啥感覺。這也是為什麼你快速掠過火焰時,不會受傷的原因,因為短時間內火焰傳遞給你的總熱量太少了。

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科學探秘頻道


這是個永不可能發生的事,實際上也是毫無意義的問題。這已經不是腦洞的事了,而是精神病的事兒了。題目描述說,能量怎麼來的不管,溫度怎麼降的也不管,一點科學素養也沒有。假定也得建立在合理的基礎上,才有研究和借鑑的意義,否則就不要忽悠人了。

就事論事,即使世界驟增到一億攝氏度,只維持千億分之一秒,會發生什麼?這有兩種可能性。

第一種可能:全世界毀滅

這種可能的前提是溫度驟增一億度後,維持千億分之一秒後正常下降到一千萬度、一百萬度……,其結果那就是宇宙繼續膨脹,世界所有物質的原子瞬間電離為“離子湯”,隨著宇宙膨脹降溫,包括人在內的幾乎所有物質成液態和氣態,全部“回爐”重新組合塑造。



第二種可能:地球啥事兒也沒有,人類不會大滅絕

這種可能的前提是溫度驟增一億度後,維持千億分之一後,驟降到原來沒升之前的溫度,且不需要任何時間,咱也來個腦洞。

一億度時質子中子並沒有被破壞,以一個質子為例先根據溫度計算出方均根速率,即質子的平動速度,即用1/2mv²=3/2KT,其中K為玻爾茲曼常數,數值為1.38x10^-23J/K,T為絕對溫度,這裡為100000273K,m為質子質量為3.32x10^-27Kg,可以算出v≈1000公里/秒,然後再算出質子運動行程S=vt=10^-5米,原子半徑數量級為10^-10米,也就是說質子在千億分之一秒內能衝撞幾萬次,有生命的動植物有可能完蛋,因為破壞了表面組織器官的有機物結構,但也不至於象鐵水似的化掉。基本還是固態。而地球應該沒問題,內部還沒有覺到呢,因為時間太短了,就象作了個CT掃描。



物原愛牛毛1


這問題涉及到高能物理學的研究,在這種學科研究領域內,科學家更喜歡用電子伏特(eV)來表示能量,而不是溫度。

電子伏特,一種微觀粒子能量的單位,就像我們宏觀說的焦耳,千瓦時這些一樣,焦耳和電子伏特有這種關係:1 eV = 1.6*10E-19 J 。

為什麼能這樣對等表示?難道溫度是能量?

何為溫度?

差不多可以這樣理解,溫度描述的是一群微觀粒子不規則運動的劇烈程度,這種劇烈運動產生的能量就是動能。

溫度越高,動能越大;溫度越低,動能越小,它們是互相影響的,所以溫度的高低是可以用電子伏特來表示的。

並且電子伏特和溫度有這一般的換算公式eV=T/k。

其中的等式左邊就是電子伏特,代表能量大小。右邊的T即為溫度,k是熱力學中的玻爾茲曼常數,約等於1.38*10^-23。

通過上面的公式,我們簡單換算一下,一億攝氏度約為8.6keV。

8.6keV的粒子在千億分之一秒後微觀世界都在蹦迪。

在這個能量尺度上,電子由於突然間極高的速度,會以電離的形式和原子核分離。至於原子核本身,不到MeV級別的,是不會破壞核子之間宇宙最強力——強核力的。

強核力是作用於強子之間的力,是目前所知的四種宇宙間基本作用力中最強的,也是作用距離最短的(大約在 10^(-15)~10^(-10) m 範圍內)。

而千億分之一秒雖然對於我們來說是一個很小的時間,就是1皮秒。

但對於微觀世界瞬息剎那的電磁相互作用普朗克級別的時間,已經很長很長了。

普朗克時間,是指時間量子間的最小間隔,即普朗克時間,為 10E-43秒(即10^-43s)。沒有比這更短的時間存在。普朗克時間=普朗克長度/光速。

這個時間內,很多電子都能逃逸到原子0.3毫米的地方。

由微觀世界組成的宏觀世界依舊不容樂觀

對於宏觀世界,這瞬間的距離變化能立馬摧毀構成世界的每一個原子。

所有暴露在空氣中的生物幾乎都會立刻氣化,人類,動物,植物,所有的一切就像變魔術一樣,似乎什麼都沒發生,卻全部不在了。

包括海水,在千億分之一秒後就變成了“等離子海”,水將之不是水。

至於地球和其他行星,由於作用時間對於宏觀世界是很短的。所以引力還是能限制他們的自由,它們可能會瞬間迴歸形成之初的樣子——到處是滾燙的岩漿,像一個熾熱的泥球,而不是如同你我瞬間“灰飛煙滅”。

恆星可能沒什麼變化,它們本身就是等離子體,電子早就和原子核分家了,所以變化並不大。


科學新視野


答:千億分之一秒,對於微觀世界來說,也是“漫長”的,一億度足以使原子的核外電子呈電離態,所有生物瞬間瓦解為“離子湯”。


宏觀世界短暫的一瞬間,在微觀世界中能發生很多事,比如:

1、K介子半衰期為一億分之一秒;

2、π介子半衰期為二百五十億分之一秒;

3、τ子壽命半衰期只有3.4萬億分之一秒;

4、ρ介子半衰期只有2千萬億億分之一秒。

溫度的微觀景象是粒子的無序熱運動,符合麥克斯韋-玻爾茲曼分佈,一億度的溫度,根據分佈公式計算,粒子熱運動的平均速度,可達光速的1/300。



這麼高的溫度下,原子的核外電子均成為自由電子,但原子核還不足以瓦解。

所以粒子都以呈電離態,千億分之一秒內,粒子熱運動的平均行程大約是0.00001米,該距離足以使微觀粒子,發生數萬次的相互撞擊。



所以,千億分之一秒的一億度,也足以讓一切普通物質瓦解為“離子湯”,所有生物都不能避免滅亡。


比如人類就呈創造過4萬億度的高溫,只不過持續了數千萬分之一秒,這麼高溫度下,只有託卡馬克裝置能夠對高溫粒子進行束縛。



以上答案,純屬個人猜想,不一定正確。因為對科學家來說,談論這個問題,真沒啥意義呢!


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艾伯史密斯


這是一個腦洞的問題,直觀上看,如果驟然升到一億攝氏度,但是隻維持了這麼短的時間,很容易造成誤解,認為什麼事情都沒有,其實不然,即便是千億分之一秒,也足夠讓地球“重啟”。因為溫度太高了。

1電子伏特對應的溫度是11600K,如果換算成攝氏度溫標單位的話,那就是約為11327℃。

這是什麼概念呢?

如果溫度是一億攝氏度的話,那麼對應的電子伏特eV就應該是8.6keV。

這樣的情況下,原子就不能保持著原本的形態了,原子核外的電子就會不停地飛出去,一個個的原子變成了離子。

不幸的是,地球上的一切宏觀物體,包括人類,都是由一堆堆的原子構成的,既然小到原子這個層面上的微觀粒子都被破壞了,那麼人類呢?動植物呢?都將變為溫度極高的“離子粥”。

有人會有疑問,為什麼我的手快速的飛掠過一段燭火,手一點兒也未曾感覺到熱呢?

很簡單,那是因為燭火的溫度與一億攝氏度比起來,差距還是太大了,對於微觀粒子發生的物理現象來說,即便是千億分之一秒,也很長。


科學船塢


高溫的本質,是極高的平均分子能量。

對於溫度為T的分子,其速度有一個分佈,即「麥克斯韋 - 玻爾茲曼分佈」。這個分佈有一個最大值的地方,稱為「最概然速率」,也叫「最可幾速率」:

舉個例子,假設就用水來計算,它的最概然速率就是:

而在室溫下,這個速率只有16.63m/s。

但是這裡有一個條件,就是隻持續千億分之一秒,那這麼短的時間裡,會走多遠的距離呢?

答案是96納米。

所以在宏觀上,基本不會有可見的影響。

微觀上呢?

DNA的直徑是2納米,在這樣的高溫下,化學鍵早就斷裂了,DNA也一定會毀壞。

而DNA是細胞工作的核心,DNA壞了,細胞基本也就完蛋了。

換句話說,所有的生物都得完蛋。

不是熱死的,而是所有細胞同時死亡。

絕對速度非常重要。因為這關係到這個溫度下的化學鍵能否保持的問題。速度足夠大,生物大分子就會被破壞。而有的生物大分子,比如DNA,雖然小,但影響巨大,全部同時毀壞,會幾乎立刻要了生物的命。


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