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溫度沒有上限,恆星溫度都能達到幾百萬度,為什麼會有絕對零度這個下限呢?


誰說溫度沒有上限?我們這個宇宙最高溫度就是普朗克溫度,這個溫度的產生是在宇宙大爆炸開始的普朗克時間,就是奇點"砰"的一聲爆炸,那個"砰"還沒出來的時候,時空剛開始出現,準確的時間是10^-43秒(不一定精確),就是0點後面42個0後有個1秒,這時宇宙的溫度是1.416833(85) × 10^32K。這就是在普朗克時空的溫度,這個是一個比電子還小億億倍以上的空間里的溫度。

普朗克時空和溫度是宇宙中已知的極限,最小最短最高,在現有理論下,這些極限無法再分割或提升。與絕對零度相反,普朗克溫度是溫度的基礎上限;在現有的量子理論的框架下,任何比這更熱的溫度是毫無意義的。據現時的物理宇宙學,這是宇宙大爆炸第一個瞬間的溫度。

題主認為宇宙中應該有更低溫度,並提出是不是計量有問題。首先,我認為有沒有更低溫度,不能以個人想像來定,科學界目前已知理論就是絕對零度是宇宙最低溫度,什麼叫絕對零度?就是沒有零度以下的溫度了。目前科學界把這個絕對零度定為-273.15攝氏度,稱為開爾文,簡稱標為「K」,0K就是-273.15攝氏度。

這個絕對零度也還只是一個理論數值,宇宙中沒有達到絕對零度的物質。因為按照根據熱力學定律,溫度越高,粒子的動能就越高,反之越低,絕對零度是物質動能最低點,到了絕對零度,原子和分子擁有量子理論允許的最小能量。再低,所有分子將全部凍結,空間沒有了任何能量和熱量,整個世界會全部死掉。所以絕對零度就像光速理論一樣,只有無限接近,沒有達到。目前測得的宇宙微波背景輻射溫度為3K,人工製造的最低溫度為0.00002K。

當然科學的探索是無止境的,科學精神就是在不斷地探索和發現中糾正錯誤和修正理論,完善學說。今後溫度理論會不會有新的突破和改變,需要進一步確鑿的發現和證據以及理論突破,不能隨意的憑想像臆斷或臆測。

其實,宇宙的存在是客觀的,但尺度度量衡是人類主觀確定的。比如溫度,人們確定了攝氏度,把地球一個標準大氣壓情況下,純凈冰水混合物定為0度,把沸水定為100度;又確定了華氏度,這個溫度是選取氯化銨和冰水的混合物的冰點溫度為溫度計的0度。宇宙中又有開爾文溫度,按照熱力學原則把物質分子停止動能的溫度確定為0度。這些溫度計量的設定,在不同的環境中能夠更方便的運用。就像距離的測量一樣,有米和千米,有天文單位,有光年,有秒差距等等。

如果按照題主正負平衡陰陽互補的說法,那人類只要把最高溫度和最低溫度從中間分一下,按照普朗克溫度億億億億度(不十分精確,只作比喻),從中間一分以億億度處為0度,上下都是正負億億度不就陰陽互補正負平衡了?可是在我們的地球上,這種溫度計怎麼用呢?你想的問題其實是太簡單了,所以我們不懂得事物可以學習了解,但決不要去鑽牛角尖,要相信科學家們前赴後繼的探索和奉獻,人類長期積累的科學發現和文明結晶是值得信賴的。


溫度當然也有上限,只不過上限不斷在突破中,恆星的溫度在幾萬攝氏度已經是極限了,表面溫度超過10萬攝氏度的目前在主序星中是還沒有發現。天文學家估算大部分的恆星表面的溫度大約在9600華氏度,僅僅比我們的太陽低一些,他們將恆星表面鋰的丰度作為估算恆星年齡的依據,在這方面的研究中羅切斯特理工學院的天文學家Joel Kastne確定了大量恆星表面的溫度,他作為該機構多波段天體物理實驗室的主任,研究方向就是利用恆星表面溫度確定恆星年齡的方法。羅切斯特理工學院的博士生也在這方面有突出的觀測貢獻,超高溫的恆星也差不多表面幾萬攝氏度,其實恆星的單體溫度不會很高,高的是日冕物質,還有碰撞的溫度。

比如中子星碰撞,萬億度高溫也就產生了,這樣的溫度是我們所無法觸及的,當然在核聚變內部,這樣的溫度也很正常。由於恆星數量更多,大部分溫度都在一個區間,我們可以認為恆星的溫度就在這個區間上,而不會出現更高表面溫度的恆星。絕對零度下限是宇宙的性質,這一點有本質差別,這是我們宇宙的性質,有個下限,那麼溫度上限也是有的,只不過恆星的溫度良莠不齊而已。

整個恆星爆炸的溫度可以達到60億度,內部溫度更高,這方面的極限值還沒有出現,超新星爆發可輕輕鬆鬆達到100億度的數量級,這不是溫度沒有上限,而是上限還是不斷被突破。


首先,你得搞清楚溫度的本質是什麼。

關於溫度最本質的定義來源於熱力學第零定律——如果兩個熱力學系統中的每一個都與第三個熱力學系統處於熱平衡(溫度相同),則它們彼此也必定處於熱平衡。它告訴我們一切互為熱平衡的系統具有一個數值上相等的共同的宏觀性質——溫度,而這個值是由無數微觀的粒子--分子、原子永不停歇的運動散發熱量而形成的宏觀上的統計學平均值。根據麥克斯韋-玻爾茲曼分布,粒子動能越大,物質溫度就越高。

那我們再來看看絕對零度的時候會發生什麼情況,為什麼絕對零度會成為溫度的極限呢?在絕對零度的時候,攝氏溫標零下273.15攝氏度,也是0開氏度,在此溫度下,物體分子沒有動能,動勢能為0,故此時物體內能為0。這個時候,原子,分子,電子一切一切微觀的微粒都處於靜止狀態,在這樣的非常溫度下,物質呈現的既不是液體狀態,也不是固體狀態,更不是氣體狀態,而是變成「超原子」,它表現為一個一個的單一的實體,原子與原子之間,分子與分子之間沒有任何的聯繫。

所以這個已經是溫度理論上的極限了,不可能有更低的溫度了,因為在這個狀態中,一切歸於虛無。可是理論上,絕對零度的狀態是不可能達到的。熱力學第三定律就告訴我們,絕對零度不能到達。這個結論可以有許多的解釋,這裡我提供一個量子力學的解釋:如果達到絕對零度, 粒子運動速度為零處於靜止狀態,這就違反我們生活著的宇宙所具有的一個基本物理定律——海森堡測不準原理(我們不能同時確定粒子的位置和速度)。 因而我們可以在理論上得出結論,絕對零度是不可以達到的。

以上。


理論上,溫度不但有下限,其實溫度也是有上限的。恆星的溫度確實很高,目前已知表面溫度最高的恆星是WR 102,它的表面溫度高達21萬開氏度。而恆星的中心溫度更高,例如,太陽的中心溫度可達1570萬開氏度(表面溫度為5800開氏度)。然而,即便是恆星核心的超高溫也是遠遠低於理論最高的溫度。那麼,為什麼溫度會有上下限呢?

首先,我們要知道,物體之所以會表現出溫度,本質上是因為組成它們的粒子在做永不停息地熱運動。因此,溫度的高低代表著粒子的熱運動劇烈程度。如果溫度越高,這意味著粒子的熱運動更加劇烈,反之亦然。不過,溫度並不能無限升高,因為粒子的運動速度存在上限,那就是光速。根據狹義相對論,由於粒子具有質量,它們的運動速度只能低於光速。根據這樣的理論,推導出的理論最高溫度為普朗克溫度,大小約為1.4×10^32開氏度,即1.4億億億億開氏度,這是一個無法達到的溫度。目前,人類已經達到的最高溫度為10萬億開氏度,遠遠低於普朗克溫度。

另一方面,粒子的運動速度也不能完全降低為零。根據量子力學的測不準原理,我們無法同時知道一個粒子的位置以及動量,所以粒子始終不會完全靜止。根據這樣的理論,推導出的最低溫度為絕對零度,大小為0開氏度(-273.15攝氏度),這也是一個無法達到的溫度。目前,人類已經達到的最低溫度為?273.1499999999攝氏度,仍然略高於絕對零度。

總之,物理學是有著堅實的理論基礎與實驗證據的,並非一廂情願的設想。


溫度就是物體的冷熱程度,實質上是物體內部分子和原子的無規則運動和振動所具有的動能,物體內部的分子和原子振動的頻率越高,振幅越大,所具有的動能就越大,溫度就越高。

恆星內部在極高的壓力下,不停地進行熱核反應,熱核反應就是兩個原子核的碰撞,兩個原子核之間的距離相對是很大的,當兩個原子核相互靠近時,兩個原子核之間的核力會相互吸引,並且以極高的速度碰撞。

當兩個原子核的碰撞速度接近光速時,慣性質量無窮大,根據E=1/2mv^2,動能就會無窮大,這樣兩個原子核之間的勢能就轉換成了動能,大量原子核碰撞的動能就是熱能,所以溫度能達到幾百萬度甚至更高。

理想狀態下的真空中沒有物質,也就沒有原子核和電子的振動,所以真空中就是絕對零度。


看了一下,回答的都不專業啊,大學物理第一年就會學到熱力學,溫度在熱力學中是粒子在不同能量分布結果的對數值。當所有粒子能量都為0時,對應的溫度就是0K,隨著溫度上升,高能粒子數量越來越多,這就是正溫度;再高,粒子在各能級上分布數量相等時,此刻溫度為正無窮大;在激光器中,激光產生依賴於粒子數反轉,就是高能級粒子比低能級粒子數多,這時候等效的溫度也要比正無窮的溫度高,按照對數,此時溫度變為負溫度;當所有粒子全都在最高能級上時,溫度則上升到最大值,負0k。所以探討溫度概念時不要盯著溫度這個數字本身,看粒子的能量分布,總結一下就是:0K<正溫度<無窮大溫度<負溫度<負0K。以上參考任何一本能講到熱力學的普通物理課本。


正常來講這個幾百萬度有些誇張,不過樓主主要想了解低溫的問題。熱的傳導就是做功和熱交換,很好理解的,一杯熱水倒進一杯涼水,自然的熱交換變成溫水;做功其實也是交換,可以用冰箱來舉例,用電能轉化為低溫,但中間還有個步驟,就是電能實際上不是轉化為溫度,而是將一種介質(以前就是氟利昂)不斷在冰箱內和外部循環,將熱量帶到外部散發,這樣內部就溫度降低了。既然是熱交換,那必須遵循的就是一個高的一個低的,做功可以極限化這一過程,但不能違反這個過程。所以極限零度為什麼說在已知領域最低呢,以為就是沒有任何分子動能產生的時候了,已經是一點熱量沒有了,熱交換過程中只能用這個溫度做低溫來拉低別的溫度,沒有再低的可以拉低它的溫度了。


初中物理,定義物體的溫度代表物體的冷熱程度,單位為攝氏度(℃),叫做攝氏溫度。但這個定義是不準確的,因為冷熱程度是人的主觀體驗,不夠客觀,因此,物理上就釆用了另外一個定義方法,把溫度定義為物體分子平均動能的標誌,單位為開爾文(開,K),叫做熱力學溫度或者絕對溫度,(1k=1℃)但這個關係僅代表兩種溫度分度的關係,還需要對兩種溫度作出具體規定。

規定一標準大氣壓下水的三相點(冰,水,汽共存)溫度為0℃,沸點為100℃,而熱力學溫度規定,當物體內所有分子都停止運動的溫度為0k,也就是絕對零度,因為規定所有分子都不動了,所以就沒有比這更低的溫度了,1k=1℃。通過運算,絕對零度對應的攝氏溫度為零下273.15℃,那麼同樣,攝氏零度就對應了絕對溫度的273.15k。而這個絕對零度僅僅是一個理論溫度,只可以接近,不可能達到的,因為根據量子論得出,微對粒子都有一個最小的動能,而這個動能不是零。所以,代表物理學研究的前沿的一個方向就是尋找最低溫度。

如果有人說溫度低到零下成千上萬度,你可以抽它嘴巴子了。

高溫呢,從理論和實驗上,人們知道,分子運動的動能上不封頂的,自然也就沒有上限了,不過人們也在尋找使物體能夠達到極高可控溫度的方法技術,因為核聚變的反應需要在極高溫度下才可能發生,當然如果能夠實現可控熱核反應,人類也就不會再為石油發生衝突了,因為反應的原料可以認為是無限的。


看了很多人的解釋,大多數都是從理論和科學的角度出發,而且用到了很多專業術語和辭彙,而我要說的只是從邏輯定義的角度出發形成的觀點:

首先,你必須要清楚溫度的定義,溫度從微觀上表示的是分子做【熱運動】的劇烈程度,所以衡量它的標準和關鍵就是做【熱運動】,沒了【熱運動】也就沒了溫度,也就是0開爾文,既絕對零度。再強調一遍這三個字→【熱運動】,這是溫度存在的根本!

舉個更簡單的例子說明一下,如果我們用食物單位體積內的【含糖量】開表示食物的甜度,那麼只要我們不停地往食物中加入糖分,那麼他的甜度就會沒有上限,而且它會一直趨於全糖,但永遠不會達到全糖,因為食物不是全糖,它是混合物,達不到含糖量100%,所以這叫沒有上限但是擁有區間!如果我們不加糖呢?那麼就是0它就有了下限。所以這裡的不加糖和就不做熱運動一樣,失去了這個「定義中的關鍵」,那麼就是「0」!


因為溫度體現的是分子平均動能的標誌,所以溫度有下限。當分子平均動能為0時,即一個物體內所有分子動能為0時,它所體現的溫度就能絕對零度。另外,絕對零度是熱力學溫度,是一個概念值,僅對科研有用,因為在現實生活中,就現在的科技手段而言,沒有任何方法能使分子動能完全為0。

絕對零度這個概念存在的意義,使熱力學領域的科研有了參照坐標,使熱力學領域的科學家在研究物體特性時更方面對界定物體特性。具體可以查閱「熱力學」相關著作。

另外,我認為溫度是有上限的。具體理由可能參看我另一篇回答。


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