100亿℃有多可怕?是什么概念?人类能创造的最高温度有多高?

宇宙中的最高温度理论上来说,约有100亿摄氏度,它所指的是宇宙大爆炸时的温度,那场宇宙大爆炸,温度降低,竟然发生在比毫秒还要短的时间里,大爆炸理论告诉人们,在138亿年前,那时宇宙的体积是无限接近零的点,大爆炸发生后,奇点成了空间和时间的起点,而后,空间的膨胀主要是因它拥有巨大无比的能量,故而形成了暴胀。虽说那时候,能量因此渐渐开始冷却,但它形成的温度仍然比人类如今看到的更高,同一时间里,宇宙也已具备了强力、弱力和第一颗粒子。在早期宇宙的另一个阶段里,我们能看到相对来说略“冷”一些的夸克-胶子等离子体,当宇宙的温度大约降至10亿 左右,中子失去了自由存在的前提条件,它开始和质子相融,生成重氢、氦或其它轻元素。当宇宙温度降至100万 后,这一时期,宇宙多以热辐射为主,这里的物质形态是质子、电子、光子和一些较轻的原子核。

这看上去很不可思议,毕竟人类看到的太阳,其表面温度约为6000 ,这是织女星,它的质量是太阳的2倍左右,表面温度超过9300 。然而,目前已知最重的恒星R136a1,质量大约是太阳的265-315倍,其中心最高温度能达到20亿 ,有趣的是,大质量恒星发生超新星爆发之际,其中心温度居然能超过100亿 ,这种温度能迫使它的原子核解体。如果超新星爆发后,变为了一颗中子星,这颗可怕的中子星在形成初期,其内部温度能达到100亿 ,之后,它才会渐渐降到几十亿 。

中子星内核之所以能拥有这样的温度,主要是因引力坍缩能可以无限叠加,所谓的引力坍缩指的是在引力作用下,物质向质量中心挤压的过程,这就是宇宙中的极端天体:中子星,反观我们地球,60度高温袭击阿尔及利亚,骆驼也都热晕倒地,想必大家应该察觉到了,今年的高温已经在影响地球上的生命。当温度超过260 ,草坪也会开始自燃,相比之下,木头的燃点更高,约为400-470摄氏度;大约4000-5000年前,人类通过高冶炼出1100 ,这差不多是铜的熔点。2000年前,中国人最早将高炉的温度提升到1538 ,这是纯铁的熔点。1709年,英国人为了解决煤炭脱硫这一难题,最终在1784年,人们得知他们已经将蒸汽机用于高炉鼓风系统,使得焦炭高炉的温度能达到2000 ,于是,钢铁工业开始蓬勃发展。

人类最高能制造出多少温度?高温真的不会烧坏机器吗? 1994年,人类创造出当时的最高温度:5.1亿摄氏度。这一天,科学家们在美国新泽西得到的极端高温,几乎是太阳中心温度的30倍。后来,美国的科研人员在相对论性重离子对撞机的帮助下,将金离子加速到亚光速,从而产生了4万亿 的高温,他们发现,这种温度下,质子、中子被分解,它们只能以夸克-胶子等离子体态存在,这就是夸克汤,喝一碗夸克胶子汤肯定会烫嘴,有科学家曾推测,这种物质和“宇宙大爆炸”后,千万分之一秒的物质形态相似。假设地球的表面温度达到100亿 ,届时,地球上的生物势必会陷入一场浩劫,如果说真有这么一碗夸克汤,将它倒进太平洋,估计也会沸腾。

虽说这样的温度很可怕,但人类对温度的追求,并没有因此止步不前,在欧洲核子研究中心,在大型强子对撞机的帮助下,人们成功制造出了10万亿 的夸克汤,比较遗憾的是,当时人们无法控制它,得益于实验室中呈现的10亿 只是一瞬间的高温,所以科学家们完全不用担心对撞机会被高温熔化。毕竟温度高,不代表热量高,毕竟如果粒子的密度很低,即使温度很高,它的热量仍然会显得不够看。目前来说,我国人造太阳能保持1.6亿摄氏度的状态维持20秒左右,问题是,地球上到底有什么物质能承受住这样的高温?答案是这台位于合肥的全超导托卡马克的装置,该装置能承受如此惊人的温度,其中的秘密就藏在它的构造中。首先,托卡马克装置内,几乎为真空状态,这其中只有稀薄的等离子体被约束在装置中。其比例和稀有气体在空气中的占比相比,也显得不值一提。另外,虽说这些等离子体待在装置内部,但是它们不会直接接触装置的内壁,再加上周围没有传导介质,因此高温想要烧毁内壁根本是不可能的事。

从原理上来看,现阶段的托卡马克装置主要依靠磁约束,你可以理解为,科学家们是在用无形的河床约束有形的河水,在这里,材料所能接触的周围环境比太空的真空环境还要空,因此高温无法瞬间破坏材料。或者说,10亿摄氏度并不算“高”,既然如此,温度是否存在最高值呢?这个还真有。虽说温度与粒子的热运动有关,不过,当粒子的热运动速率接近光速,这并非一定是温度的上限,科学家的推测是,普朗克温度才是温度的上限,其数值大小为1.42亿亿亿亿度。这种惊人的温度,仅曾出现于宇宙诞生后的第1个普朗克时间内。而宇宙中的最低温度是绝对零度,约为-273.15 ,这种温度是只能逼近且无法达到的最低温度。达到这一温度后,可以想象的是,所有的原子和分子热量运动都将戛然而止。宇宙将失去能量,这里是绝对的死寂,这在科学家们看来是不可能的事,因为宇宙中充斥着各种粒子和辐射,它们都在运动,具备一定的能量,尽管它们看上去非常小。

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