03.02 宇宙中最高溫度的極限是多少?是什麼樣的概念?

知識大百科金玉良緣


用有質疑的宇宙大爆炸模型計算最高溫度,有兩個不靠譜的說法:

一是“奇點能量無限大,則爆炸溫度無限高”。這個說法比神話還要神話。

二是“宇宙大爆炸第一瞬間的普朗克溫度Tp≈1.42e32K”。所依據的計算公式是:Tp=Mpc²/k,Tp=√((h/2π)(c^5)/Gk²)。

其中: Mp為普朗克質量, h/2π為狄拉克常數,k為玻爾茲曼常數,G為萬有引力常數。

宇宙大爆炸不靠譜的主要理由是:類星體的宇宙學紅移(即多普勒紅移)本質上是熱力學紅移,即恆星內部的熱核反應逐漸弱化,藍移是因為恆星內部的熱核反應逐漸強化。

既然宇宙大爆炸不可靠,那麼什麼是可靠的呢?我想,還是用經典熱力學關於溫度的定義公式比較可信,即:T=mv²/3k。式中,m是基本粒子質量,v是震盪速度。k=1.38e-23J/K。從熱力學公式可見,不同粒子上限溫度不同。

以核子作為最重的粒子,上限速度是光速c,可得最高溫度:Tp=1.67e-27c²/3k=3.6e20K。即3.6萬億億度。


物理新視野


首先,高溫是沒有極限的。宇宙從奇點大爆炸的瞬間,產生到現在宇宙中的所有能量,這對應的溫度其實是無限大。

其次,我們人類的物理學,把溫度與能量是對應起來的。因為溫度是一個統計量,能量則可以應用到個體。它們之間的關係就好像是人均GDP與你的年收入之間的關係。比如說你一年賺20萬,但中國的人均GDP可能不是20萬,但也在這個數量級上——所以兩者是有關聯的。在正統的粒子物理學中,我們把溫度與能量是等價使用的。你只要記一個最基礎的等價關係:1電子伏特大概是等於10000攝氏度。

所以,我們說電子的靜止能量是0.511Mev,這個是就是0.511x1000000x10000攝氏度。

那麼,宇宙中最高的溫度是多少呢?物理學家能用一些基本的物理學常數,比如引力常數、光速、普朗克常數等構造出一個最大的能量單位,那就是所謂的普朗克能量。這個普朗克能量對應的普朗克溫度是10的32次方攝氏度這個數量級。而比這個更高的能量就是宇宙大爆炸瞬間的能量,具體是多少則說不清楚了。


瀟軒


那叫普朗克溫度,理論最高溫度,約1.41×10^32度。這個溫度下,基本粒子運動速度已經到達光速,並且由於速度太快,質量極高,已經自發的坍縮也黑洞,那麼,當然也不可能再高了


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