溫度的上限和下限分別是多少？人類竟然創(chuàng)造出5.1億℃的高溫！

對于溫度我們，我們最直觀的感受就是冷與熱。對于我們?nèi)祟惗?，我們所能觀察到的宏觀世界的任何一個物體都有一個溫度。我們平時很冷的時候總愛說一句“我已經(jīng)冷的感受不到溫度了”就是一句謬論，因為溫度是客觀存在的，“冷”這種感受也是溫度的體現(xiàn)。

既然談到了冷熱感受，就有人會問了，我們的宇宙中存在所謂的最高溫與最低溫嗎？或者說，溫度有上下極限嗎？

想要理解這個問題，我們首先需要理解溫度的定義：溫度是表示物體冷熱程度的物理量，從微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。所以當粒子的運動越劇烈，溫度就會越高，當粒子運動越慢的時候，溫度就會越低。

比如平時生活中，我們之所以感覺到開始燙手，就是因為水分子的運動更加劇烈，當這些劇烈運動的水分子與手接觸時，水分子的能量就會被皮膚上的分子吸收，導致接觸部分的分子運動變得劇烈，溫度就會升高，從而刺激神經(jīng)末梢，我們的大腦皮層就感受到了“燙”。

知道了這點，我們就能解釋溫度的上下限了。當粒子的運動速度慢到極限的時候，溫度也會下降到一個極限，當粒子完全靜止的時候，就是溫度的下限了，這就是我們平常說的“絕對零度”——零下273.15℃。

但是到目前為止，科學家們還從未發(fā)現(xiàn)過絕對零度的狀態(tài)，因為粒子的熱運動是永遠也不會停止的。這個客觀事實意味著，絕對零度是一個理論的極限值，在實際中永遠也無法達到。這是由量子力學所決定的，根據(jù)量子力學的基本原理——測不準原理我們可以得出這個結論。這是由德國物理學家海森堡提出的理論，也叫做不確定性原理：我們不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度，粒子位置的不確定性，必然大于或等于普朗克常數(shù)（h）除于4π（ΔxΔp≥h/4π）。當粒子完全停止運動的時候，粒子的速度或者動能就為零了，這就意味著粒子的位置也是確定的，這違背了測不準原理。

那么溫度有上限嗎？很多人認為溫度沒有上限，因為粒子的劇烈程度是沒有上限的。其實這樣理解是不對的，溫度是有上限的，其上限溫度為1.4億億億億℃。這就是普朗克溫度，以德國物理學家普朗克命名。這個溫度是宇宙大爆炸發(fā)生后的瞬間溫度，宇宙大爆炸后，宇宙溫度在一個普朗克時間內(nèi)達到了一個普朗克溫度。

根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論，光速是這個宇宙中物質(zhì)運動的上限。宏觀物質(zhì)是由微觀粒子構成的，當這些粒子的速度無限趨近于光速時，它的動能也會趨近于無窮大，這意味著物體的溫度也會趨近于無窮大。

但是這里我們要注意，當溫度高到一定的程度時，四大基本力就會統(tǒng)一，最倔強的引力就會與其它三大基本作用力統(tǒng)一，這就是宇宙大爆炸發(fā)生瞬間時的情況。引力，電磁力，強相互作用力和弱相互作用力在這種情況下會變得不分彼此，這時候，物質(zhì)存在的基礎就沒有了，溫度這個物理量也就沒有意義了，所以不會有再高的溫度了。因此，普朗克溫度被定義為溫度的上限。

既然溫度的上限如此高，達到了1.4億億億億℃，那人類能夠制造出的最高溫度又是多少呢？很多人可能會想到我國最新的人造太陽，因為它達到了2億攝氏度。但是不是的，人類目前達到的最高溫是5.1攝氏度，這個溫度比太陽的最中心還要熱30倍。這個溫度是1994年5月27號的時候，由美國新澤西州普林斯頓大學的等離子物理實驗室制造出來的，在這里，科學家們通過使用托卡馬克核聚變反應堆，利用氘和氚的等離子混合體制造出了這個人類最高溫。

5.1億攝氏度，這個溫度確實很高，但是與普朗克溫度相比確是不值一提。這里有一點需要特別提一下，普朗克溫度與絕對零度不同，絕對零度是一個永遠也無法達到的溫度，只要粒子的運動無法停止，就不能達到絕對零度，而海森堡的測不準原理又不允許粒子停止運動，所以絕對零度只能接近，無法真正達到。而普朗克溫度不一樣，這是宇宙中確確實實達到過的溫度。

那目前人類已經(jīng)測得的最低溫度是多少呢？科學家們發(fā)現(xiàn)布莫讓星云的溫度只有-272攝氏度，只比絕對零度高1.15℃，布莫讓星云也因此被稱為“宇宙冰盒子”。 為了制造出更低的溫度，人類制造出了液氦，但這還不夠，科學家們又通過利用液氦蒸發(fā)的方法制造了更低的溫度，但是最終也只能達到-273℃左右，始終無法達到真正的絕對零度。我們制造的最低溫與絕對零度只有0.1℃左右的差距，但就這小小的0.1卻成了人類無法跨越的鴻溝。

也許未來世界，隨著科學的發(fā)展，溫度的極限還會發(fā)生變化，但是現(xiàn)有的科學框架下，絕對零度和普朗克溫度就是溫度的上下極限了。另外，這么高的溫度是用什么材料測得的這種話題就不要問了，分享關注，接下來說！