據新聞媒體報道,進入七月末,地球上多個地區持續出現高溫現象,很多地方的農田因為得不到水的滋潤出現了大面積干旱的現象。很多人表示人類無法長時間在這樣的高溫環境下生存,如果再不給地球“降溫”的話,人類的未來也不會走得太遠。雖然高溫環境讓生存在地表的人很難受,但這還不是宇宙最高溫。
經過幾代物理學家的共同努力,人類最終在理論上定義出了最高溫和最低溫,分別是普朗克溫度和絕對零度。那么物理學家們是如何定義兩種溫度的呢?這就需要從如何定義溫度講起,在宏觀世界中溫度是表征物體冷熱程度的量,而在微觀世界中,物體之所以有溫度變化是因為構成物質的基本粒子在不斷進行熱運動。當溫度升高時,這就意味著基本粒子正在進行劇烈的熱運動,當溫度降低時,說明粒子的熱運動程度下降了。
那么絕對零度又是怎么定義的呢?科學家們將能夠讓基本粒子完全停止熱運動的溫度稱為“絕對零度”,而且宇宙中并沒有任何溫度能夠比絕對零度低了。然而從科學家們研究的所有粒子運動情況來看,并不存在有粒子完全停止熱運動的現象,因此絕對零度只存在于理論上,現實中并不存在。從另一個角度來講,如果粒子完全停止了熱運動,那么它的速度和位置就確定了下來,這和量子力學中的相關理論是相悖的。
絕對零度是一種不可思議的溫度,普朗克溫度也是如此。據了解普朗克溫度是建立在狹義相對論上的一個重要概念,如果一顆基本粒子的速度提高到無限接近光速,那么它所擁有的動能也將趨于無窮大,這時候產生的溫度就叫普朗克溫度。從理論上來說,在現實世界中是無法實現普朗克溫度的,因為人類根本無法制造出趨于光速的物質來。
有科學家認為,當人類實現普朗克溫度之后,任何事物都失去了意義,這是為什么呢?因為宇宙中存在四大基本力,當粒子溫度無限接近普朗克溫度之后,這四種力會統一在一起,在它們的相互作用下連夸克都無法存在,更別說原子、分子等基本粒子了。那么普朗克溫度是否存在具體數值呢?有說法認為是1.4億億億億攝氏度。
相信很多朋友都會認為這樣的數值比天文數字還要天文數字,如果科學家告訴你,宇宙中曾經極其短暫地出現過這一溫度,你會相信嗎?的確如此,根據宇宙的大爆炸理論,在宇宙誕生的一瞬間,也就是一個普朗克時間之內,所產生的的能量足以讓宇宙溫度達到普朗克溫度。由此看來普朗克時間和普朗克溫度是配套出現的,一旦出現了普朗克時間一般就會出現普朗克溫度。人類在微觀領域還有很長的路要走,希望會有更多新的發現被提出。