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据科学家研究,宇宙最高温度在1.4亿亿亿亿℃,为什么绝对零度却只有-273.15°℃?

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百科搬运工 - 行走的百科全书

绝对零度(-273.15°C)与宇宙中的最高温度(普朗克温度,约1.4×1032°C)的数值差异源于它们不同的物理本质和理论框架:

  1. 绝对零度的定义
    绝对零度(0K,即-273.15°C)是热力学温标的下限。根据热力学第三定律,系统无法通过有限步骤达到绝对零度。此时,微观粒子的热运动完全停止(量子力学允许零点能存在,但经典意义上的动能趋于零)。这一温度通过理想气体实验定律(如查理定律)外推得出,并与统计力学中熵的极小状态关联。

  2. 普朗克温度的理论上限
    普朗克温度(~1.4×1032°C)是量子引力效应主导的能量标度,由基本物理常数(普朗克常数、引力常数、光速等)组合计算得出。当温度接近此值时,粒子的热德布罗意波长小于其史瓦西半径,时空结构可能被量子涨落主导,现有物理理论(如广义相对论和量子场论)失效。因此,普朗克温度被视为理论上的温度上限。

  3. 数值悬殊的根源

    • 低温下限:温度反映微观粒子的无序运动,绝对零度对应“静止”状态,无法更低。
    • 高温上限:高温无经典限制,但极端能量下需引入量子引力理论,普朗克温度标志现有理论的失效边界,而非实际可达到的温度。

总结:绝对零度是实验与热力学导出的下限,而普朗克温度是理论物理的极限标度。两者分别由微观运动的“静止”与量子引力效应定义,因而数值差异巨大。

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  • 匿名 提出于 2025-03-06 23:20

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