溫度是一種常用的物理量，我們可以用它來準(zhǔn)確地表示物體的冷熱程度，那么溫度的高低是否存在極限呢？答案是肯定的，從理論上來講，宇宙中的高溫和低溫的極限其實(shí)相差非常大，因?yàn)橛钪孀罡邷乜蛇_(dá)1.4億億億億度，最低溫卻只有-273.15度。為什么會(huì)這樣呢？下面我們就來聊一下這個(gè)話題。

溫度其實(shí)有多種計(jì)量單位，我們平常所用的“度”，其實(shí)是指攝氏度（℃），簡單來講，這種計(jì)量單位就是把水在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)分別計(jì)為0度和100度，再將兩者之間平均分為100份，其中的每一份就是1攝氏度。

(資料圖)

我們知道，氣體是熱脹冷縮的，早在18世紀(jì)的時(shí)候，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常有意思的現(xiàn)象，那就是在壓強(qiáng)恒定的情況下，溫度每升高或降低1攝氏度，氣體的體積總是會(huì)增加和減少一個(gè)固定的值，隨后這個(gè)“固定的值”就被稱為氣體的體積膨脹系數(shù)，在經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)之后，科學(xué)家將它的數(shù)值精確地確定為273.15分之1。

也就是說，假設(shè)有一團(tuán)溫度為0攝氏度的氣體，其體積為1立方米，那么在壓強(qiáng)恒定的情況下，它的溫度每升高或降低1攝氏度，其體積就會(huì)增加或減少273.15分之1立方米。

這就出現(xiàn)了一個(gè)問題，那就是按照這樣的計(jì)算，當(dāng)這團(tuán)氣體的溫度降到-273.15攝氏度的時(shí)候，其體積就應(yīng)該為零，但氣體的體積顯然是不可能為零的。所以科學(xué)家就據(jù)此認(rèn)為，-273.15攝氏度是一個(gè)無法達(dá)到的低溫極限。

后來熱力學(xué)溫標(biāo)就引用了這個(gè)低溫極限，將-273.15攝氏度設(shè)為計(jì)量溫度的起點(diǎn)，也就是0開爾文，并以攝氏度作為其單位增量。意思就是說，1開爾文的溫度變化與1攝氏度相等，兩者只是計(jì)量起點(diǎn)不同，比如說1開爾文就是-272.15攝氏度，2開爾文就是-271.15攝氏度（注：開爾文是熱力學(xué)溫標(biāo)的計(jì)量單位，通常用K來表示）。

由于熱力學(xué)溫標(biāo)是一種與測溫物質(zhì)的屬性無關(guān)的純理論上的溫標(biāo)，因此0開爾文其實(shí)就是純理論上的最低溫度，所以這個(gè)溫度值也被稱為“絕對零度”。

從微觀層面來看，溫度其實(shí)就是物體內(nèi)部微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，這就意味著，只有在所有的微觀粒子都處于完全靜止的狀態(tài)下，才可以達(dá)到“絕對零度”，這顯然是不可能的。所以任何物體的溫度都不可能達(dá)到或低于“絕對零度”、也就是-273.15攝氏度。

由此可見，所謂“最低溫只有-273.15度”，其實(shí)指的是-273.15攝氏度。那為什么宇宙最高溫可以高達(dá)1.4億億億億度呢？我們接著看。

物體內(nèi)部微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，其實(shí)可以通過這些微觀粒子的平均動(dòng)能大小來衡量，簡單來講就是，一個(gè)物體內(nèi)部的微觀粒子平均動(dòng)能越大，它的溫度就越高，反之亦然。

根據(jù)相對論，對于一個(gè)有靜質(zhì)量的微觀粒子來講，其速度不可能達(dá)到光速，最多只能無限地接近光速，假如我們對一個(gè)有靜質(zhì)量的微觀粒子進(jìn)行持續(xù)加速，那么它的動(dòng)能也將會(huì)隨著趨近于光速而趨于無窮大，所以從這方面來講，溫度的上限就應(yīng)該是無窮大的。

然而我們的物理學(xué)卻是有極限的，若我們討論的范圍超過了物理學(xué)的極限，也就沒有了意義。根據(jù)量子力學(xué)，宇宙中的空間是不可以無限拆分的，它有一個(gè)最小的值，即“普朗克長度”，大約為1.6乘以10的負(fù)35次方米。

而從理論上來講，任何溫度高于“絕對零度”的物體都會(huì)向外釋放電磁波，溫度越高，其釋放出的電磁波的波長就越短。在這種情況下，當(dāng)物體的溫度超過一個(gè)臨界值的時(shí)候，其釋放出的電磁波的波長就會(huì)小于“普朗克長度”，這是在我們的物理學(xué)中是沒有意義的。

所以這個(gè)“臨界值”就被認(rèn)為是目前理論中的宇宙最高溫，它也被稱為“普朗克溫度”，其數(shù)值約為1.4乘以10的32次方開爾文，即1.4億億億億開爾文，由于在如此巨大的數(shù)字面前，攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)計(jì)量起點(diǎn)的不同完全可以忽略不計(jì)，因此通常的說法就是：宇宙最高溫可達(dá)1.4億億億億度。

值得一提的是，根據(jù)大爆炸宇宙論，“普朗克溫度”出現(xiàn)在宇宙大爆炸后的1個(gè)“普朗克時(shí)間”之內(nèi)，那時(shí)的宇宙處于一種極為致密且高溫的狀態(tài)，以至于四大基本力（引力、電磁、強(qiáng)和弱相互作用力）都還沒有分離出來，而在此之后，宇宙開始不斷地膨脹和冷卻，這樣的高溫就再也沒有出現(xiàn)（注：“普朗克時(shí)間”約為10的負(fù)43次方秒，是物理學(xué)中最小的時(shí)間單位）。

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