03.01 如果世界的温度骤增到一亿摄氏度,但是只维持千亿分之一秒,会发生什么?

胡航科


有趣的问题,问题已经假设温度上升至上亿摄氏度了,并且维持一毫秒,因而不必考虑物质温度能否能否变到千亿分子一秒。

核聚变需要高温高压,比如太阳内部就有达1500万度的高温,这么高的温度就是让聚变材料原子如氘原子将核外电子“甩开”,光秃秃的原子核去和另一个光秃秃的氚核“幽会”去,这个幽会必须速度极快,这样才能紧紧地碰撞在一起,完成生命的大和谐,放出巨大能量。

地球上就没那么高压力了,压力不高,温度来补,因此聚变温度要求更高,要求达上亿度,一个个的氢弹必须要用原子弹来点火。

如果地球温度已经达上亿度,氢弹就可以摆脱原子弹这个点火装置了,温度到了随时爆,1400万到1亿度的绝对温度,正是实现自持聚变反应的条件。因此你就会看到地球上五大常任理事国美、俄、英、中、法核武器库噼里啪啦爆个不停,美国和俄罗斯再也不需要比核武器谁家多了。

其实温度变化是缓慢的,毕竟温度高了,物质内部粒子的无规则运动就会加强,来回碰撞也会加剧,因而不可能上升的太快,所以核电站压力容器中控制温度比控制压力要容易。

以上回答纯开脑洞!


核先生科普


个人观点:说一下本人之前被热油烫伤的一次经历吧。本人的第一篇头条文章讲的就是这个,在这里就着题主的问题再重温一下。

那天特别热,我光着膀子在厨房炸肉吃,肉炸完了,剩一大锅油,看旁边有一袋子鸡蛋,于是把两个完整的鸡蛋放在油锅里,心想着这样鸡蛋熟的快一点吧。然后,爆了,蛋爆了,鸡蛋爆了。你能想象我光膀子站在油锅旁边,热油噼里啪啦炸的满天飞的情形么?

热油溅的我一膀子,讲真,那一瞬间一点疼感都没。但是,我立马就用手把身上胡噜个遍,为的是把热油胡噜光。

然后,不出一分钟,那酸爽,那大泡,那疼,呼的就全来了。

再结合题主提出的问题,一亿摄氏度,无论出现时间有多短,我认为,地球除了地球,啥都不剩了。


凌云狂帅


其实也不太懂,我就随便一说吧,说错了大家多指正。

所谓的温度就是分子的不规则运动,所以如果真的是题中假设的那样,瞬间一亿度,维持千亿分之一秒,意思就是在这千亿分之一秒内,所有的粒子都在这段时间内以超高的速度做不规则运动。

而一瞬间之后这个“迫使粒子做超高速不规则运动”的神奇因素消失了,那么由于惯性,所有的粒子都会以这个神奇因素消失时刻的速度大小和方向运动。而且刚刚也说了,所有的粒子运动都是不规则的,也就是什么方向都有,那么结果就是,粒子会以极高的速度相互碰撞。这些粒子的平均速度可以根据麦克斯韦速度分布律算出来:

但是可惜的是,如果是一亿度那么高的温度,估计粒子会有相对论效应,所以不能用这个简单的公式推算得到,但是我们还是可以确信,这个时候粒子的速度不是很接近光速,就是比较接近光速——而让粒子以这样的速度相撞,人类还只在粒子碰撞机里面实现过。

↑大型强子对撞机↑

于是整个世界变成了一个巨大的粒子加速器,各种粒子之间发生足以使之撞成基本粒子状态的碰撞,而最后的结果,就是全世界都几乎变成了一锅汤一样的基本粒子。

↑粒子像烟花一样在世界的各个角落绽放↑

这就是你随便让世界变成以一亿度的结果。


航小北的日常科普


有点意思,别较真,我们来不严谨地分析着玩一下。

分子动能Ek=0.5*mv^2=1.5kT。m我们当做氢原子的质量,3.32*10^-27kg,k取1.38*10^23J/K,T就是题主说的温度,取100000273K。

现在就剩v未知啦,算一下得到1116687.7米每秒。也就是极限速度可以达到1000公里每秒。当然,分子要互相碰撞的,互相一撞就不都是这个速度了,可能快一些可能慢一些。具体要看麦克斯韦-玻尔兹曼分布了。

我就不算这个了,因为本来就是脑洞问题。我们继续说会发生什么。

大概就是,你在这放个屁,几百公里公里以外也可以在一秒内探测到空气中的的这个屁。甚至有一定概率在地球的另一头也能测到。所有的分子大概都会这么乱跑,看起来就像是都在剧烈燃烧。

然后整个世界(我暂时理解为地球了)都是这样,呼啦啦全乱套了,爆炸是免不了的。

等下,题主说只维持千分之一秒,然而涉及到温度,也就是分子的动能,这里面没有强调时间的影响啊。也就是说,你把温度搞到那么高,不用维持,而是会一直保持这些能量。直到能量慢慢通过其他方式散出去。

而千亿分之一秒,粒子怕不了多远。按照题主的黑科技,这个温度只持续千亿分之一秒,然后瞬间降回之前的温度。那么我只能瞎猜一下,来画个图吧。


如上图,一开始地球是这样的。

上图是题主开始发功,瞬间升温。

下图是千亿分之一秒后,题主再次发功,瞬间降温。

温度这么高,分子动能增大,肯定都要乱跑了。而且有能量通过波的形式散发出来,大概就是会发光了。脑洞,意会。

好了,就回答到这里,不足之处还请指出。


蛋科夫斯基


我们都知道,热量的传递需要一定的时间。如果在极端时间内高温加热,很可能对物体并没有实质性伤害。例如你把手快速地掠过火焰,手并不会收到到伤害。这是因为火焰的温度只有几百到上千度,而受热时间也是极端,所以最终传递的热量并不是很高,不足以对人体产生伤害。



但是,如果温度极高,即便是短时间,也是毁灭性的。例如题主说的如果是一亿度,虽然只有千分之一秒的时间,但是对于地球也是毁灭性的打击。



下面就从具体的物理公式来看看,物质的导热公式如下:

Q = kATt/d,

其中,k是导热率,A是接触面积,T是温度差,t是传热时间,d是传热距离。


钢铁的导热率k约为50w/mk,假设有一块长宽都是1m,高是1厘米的钢铁,那么在千分之一秒内这块钢铁传递的热量为:

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

铁的密度约是8000kg/m3,比热是460J/(Kg℃)。这样,可以把这个1立方的铁块加热到:T=Q/(8000*460)=136℃。

如此短时间内可以把一块厚1米的钢铁都加热到1百多度,你说对于地球来言,是不是一场灾难。人类和动物,则是熟透了。



当然了,如果是换成2000度的火焰,此块钢铁的温度只会0.003度,几乎没啥感觉。这也是为什么你快速掠过火焰时,不会受伤的原因,因为短时间内火焰传递给你的总热量太少了。

喜欢的点个关注吧~


科学探秘频道


这是个永不可能发生的事,实际上也是毫无意义的问题。这已经不是脑洞的事了,而是精神病的事儿了。题目描述说,能量怎么来的不管,温度怎么降的也不管,一点科学素养也没有。假定也得建立在合理的基础上,才有研究和借鉴的意义,否则就不要忽悠人了。

就事论事,即使世界骤增到一亿摄氏度,只维持千亿分之一秒,会发生什么?这有两种可能性。

第一种可能:全世界毁灭

这种可能的前提是温度骤增一亿度后,维持千亿分之一秒后正常下降到一千万度、一百万度……,其结果那就是宇宙继续膨胀,世界所有物质的原子瞬间电离为“离子汤”,随着宇宙膨胀降温,包括人在内的几乎所有物质成液态和气态,全部“回炉”重新组合塑造。



第二种可能:地球啥事儿也没有,人类不会大灭绝

这种可能的前提是温度骤增一亿度后,维持千亿分之一后,骤降到原来没升之前的温度,且不需要任何时间,咱也来个脑洞。

一亿度时质子中子并没有被破坏,以一个质子为例先根据温度计算出方均根速率,即质子的平动速度,即用1/2mv²=3/2KT,其中K为玻尔兹曼常数,数值为1.38x10^-23J/K,T为绝对温度,这里为100000273K,m为质子质量为3.32x10^-27Kg,可以算出v≈1000公里/秒,然后再算出质子运动行程S=vt=10^-5米,原子半径数量级为10^-10米,也就是说质子在千亿分之一秒内能冲撞几万次,有生命的动植物有可能完蛋,因为破坏了表面组织器官的有机物结构,但也不至于象铁水似的化掉。基本还是固态。而地球应该没问题,内部还没有觉到呢,因为时间太短了,就象作了个CT扫描。



物原爱牛毛1


这问题涉及到高能物理学的研究,在这种学科研究领域内,科学家更喜欢用电子伏特(eV)来表示能量,而不是温度。

电子伏特,一种微观粒子能量的单位,就像我们宏观说的焦耳,千瓦时这些一样,焦耳和电子伏特有这种关系:1 eV = 1.6*10E-19 J 。

为什么能这样对等表示?难道温度是能量?

何为温度?

差不多可以这样理解,温度描述的是一群微观粒子不规则运动的剧烈程度,这种剧烈运动产生的能量就是动能。

温度越高,动能越大;温度越低,动能越小,它们是互相影响的,所以温度的高低是可以用电子伏特来表示的。

并且电子伏特和温度有这一般的换算公式eV=T/k。

其中的等式左边就是电子伏特,代表能量大小。右边的T即为温度,k是热力学中的玻尔兹曼常数,约等于1.38*10^-23。

通过上面的公式,我们简单换算一下,一亿摄氏度约为8.6keV。

8.6keV的粒子在千亿分之一秒后微观世界都在蹦迪。

在这个能量尺度上,电子由于突然间极高的速度,会以电离的形式和原子核分离。至于原子核本身,不到MeV级别的,是不会破坏核子之间宇宙最强力——强核力的。

强核力是作用于强子之间的力,是目前所知的四种宇宙间基本作用力中最强的,也是作用距离最短的(大约在 10^(-15)~10^(-10) m 范围内)。

而千亿分之一秒虽然对于我们来说是一个很小的时间,就是1皮秒。

但对于微观世界瞬息刹那的电磁相互作用普朗克级别的时间,已经很长很长了。

普朗克时间,是指时间量子间的最小间隔,即普朗克时间,为 10E-43秒(即10^-43s)。没有比这更短的时间存在。普朗克时间=普朗克长度/光速。

这个时间内,很多电子都能逃逸到原子0.3毫米的地方。

由微观世界组成的宏观世界依旧不容乐观

对于宏观世界,这瞬间的距离变化能立马摧毁构成世界的每一个原子。

所有暴露在空气中的生物几乎都会立刻气化,人类,动物,植物,所有的一切就像变魔术一样,似乎什么都没发生,却全部不在了。

包括海水,在千亿分之一秒后就变成了“等离子海”,水将之不是水。

至于地球和其他行星,由于作用时间对于宏观世界是很短的。所以引力还是能限制他们的自由,它们可能会瞬间回归形成之初的样子——到处是滚烫的岩浆,像一个炽热的泥球,而不是如同你我瞬间“灰飞烟灭”。

恒星可能没什么变化,它们本身就是等离子体,电子早就和原子核分家了,所以变化并不大。


科学新视野


答:千亿分之一秒,对于微观世界来说,也是“漫长”的,一亿度足以使原子的核外电子呈电离态,所有生物瞬间瓦解为“离子汤”。


宏观世界短暂的一瞬间,在微观世界中能发生很多事,比如:

1、K介子半衰期为一亿分之一秒;

2、π介子半衰期为二百五十亿分之一秒;

3、τ子寿命半衰期只有3.4万亿分之一秒;

4、ρ介子半衰期只有2千万亿亿分之一秒。

温度的微观景象是粒子的无序热运动,符合麦克斯韦-玻尔兹曼分布,一亿度的温度,根据分布公式计算,粒子热运动的平均速度,可达光速的1/300。



这么高的温度下,原子的核外电子均成为自由电子,但原子核还不足以瓦解。

所以粒子都以呈电离态,千亿分之一秒内,粒子热运动的平均行程大约是0.00001米,该距离足以使微观粒子,发生数万次的相互撞击。



所以,千亿分之一秒的一亿度,也足以让一切普通物质瓦解为“离子汤”,所有生物都不能避免灭亡。


比如人类就呈创造过4万亿度的高温,只不过持续了数千万分之一秒,这么高温度下,只有托卡马克装置能够对高温粒子进行束缚。



以上答案,纯属个人猜想,不一定正确。因为对科学家来说,谈论这个问题,真没啥意义呢!


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


这是一个脑洞的问题,直观上看,如果骤然升到一亿摄氏度,但是只维持了这么短的时间,很容易造成误解,认为什么事情都没有,其实不然,即便是千亿分之一秒,也足够让地球“重启”。因为温度太高了。

1电子伏特对应的温度是11600K,如果换算成摄氏度温标单位的话,那就是约为11327℃。

这是什么概念呢?

如果温度是一亿摄氏度的话,那么对应的电子伏特eV就应该是8.6keV。

这样的情况下,原子就不能保持着原本的形态了,原子核外的电子就会不停地飞出去,一个个的原子变成了离子。

不幸的是,地球上的一切宏观物体,包括人类,都是由一堆堆的原子构成的,既然小到原子这个层面上的微观粒子都被破坏了,那么人类呢?动植物呢?都将变为温度极高的“离子粥”。

有人会有疑问,为什么我的手快速的飞掠过一段烛火,手一点儿也未曾感觉到热呢?

很简单,那是因为烛火的温度与一亿摄氏度比起来,差距还是太大了,对于微观粒子发生的物理现象来说,即便是千亿分之一秒,也很长。


科学船坞


高温的本质,是极高的平均分子能量。

对于温度为T的分子,其速度有一个分布,即「麦克斯韦 - 玻尔兹曼分布」。这个分布有一个最大值的地方,称为「最概然速率」,也叫「最可几速率」:

举个例子,假设就用水来计算,它的最概然速率就是:

而在室温下,这个速率只有16.63m/s。

但是这里有一个条件,就是只持续千亿分之一秒,那这么短的时间里,会走多远的距离呢?

答案是96纳米。

所以在宏观上,基本不会有可见的影响。

微观上呢?

DNA的直径是2纳米,在这样的高温下,化学键早就断裂了,DNA也一定会毁坏。

而DNA是细胞工作的核心,DNA坏了,细胞基本也就完蛋了。

换句话说,所有的生物都得完蛋。

不是热死的,而是所有细胞同时死亡。

绝对速度非常重要。因为这关系到这个温度下的化学键能否保持的问题。速度足够大,生物大分子就会被破坏。而有的生物大分子,比如DNA,虽然小,但影响巨大,全部同时毁坏,会几乎立刻要了生物的命。


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