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在中國古代有一個對于“宇宙”的定義：上下四方曰宇，往古來今曰宙。翻譯過來就是宇宙的“宇”代表的是空間，宇宙的“宙”代表的是時間。也就是說，宇宙是時間和空間的集合?，F(xiàn)代科學(xué)中對于宇宙的定義其實和古代中國學(xué)者的定義是很接近了，具體來說就是：宇宙是所有時間、空間與其包含的內(nèi)容物所構(gòu)成的統(tǒng)一體。  所以，當(dāng)我們要了解這個宇宙的最高溫和最低溫時，我們就需要從整個宇宙尺度來看。在整個尺度下，宇宙是存在著最高溫和最低溫度的，其中最高溫是1.4*10^32K（1.4億億億億K，K是溫度的單位卡爾文），最低溫度是絕對零度0K，也就是零下273.15℃。  首先，我們想說說這個最高溫度到底是咋回事？ 宇宙大爆炸第一瞬間的溫度關(guān)于宇宙起源和演化的理論被稱為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型，如今也被叫做Λ-DCM模型，其中Λ代表暗能量，DCM代表冷暗物質(zhì)，這個模型的基礎(chǔ)是宇宙大爆炸模型。按照這個理論，我們知道，宇宙起源于138.2億年前的一場大爆炸。關(guān)于這場大爆炸，我們?nèi)缃袼莆盏年P(guān)鍵證據(jù)一共有三點：
 大爆炸起始于一個奇點，如今的物理學(xué)無法描述這個奇點。我們只知道，從大爆炸之后，宇宙空間開始劇烈的膨脹，在極其短的時間內(nèi)，膨脹到了原來的10^30倍。  不僅如此，宇宙大爆炸最早的溫度也是我們所處的這個宇宙的最高溫度，隨著宇宙空間的劇烈膨脹，溫度開始劇烈下降。在我們?nèi)缃竦恼J(rèn)知中，時間變化的最小單位是普朗克時間(5.39^-44s）。  宇宙大爆炸的第一瞬間的溫度就是宇宙大爆炸后普朗克時間（5.39^-44s）對應(yīng)的溫度，這個溫度也被稱為普朗克溫度。我們可以通過理論計算得到這個溫度的數(shù)值，也就是1.4*10^32K（1.4億億億億卡爾文），這就是宇宙的最高溫度。  這個最高溫度來自于炙熱的奇點大爆炸，隨著大爆炸的進(jìn)行，溫度一直在下降，到如今這個溫度已經(jīng)很低很低，接近于絕對零度，我們目前還可以利用探測器探測到這個余溫，大概是2.7K，僅僅比絕對零度高2.7度，是遍布全天的背景輻射，于是也被叫做宇宙微波背景輻射。  了解了宇宙中的最高溫度，那宇宙的最低溫度絕對零度又是咋來的呢？ 絕對零度要了解絕對零度，我們就首先需要先了解一下：溫度。我們可以先從微觀的角度來理解溫度。我們都知道萬物都是由粒子構(gòu)成的，比如：分子，原子，電子等等。這些粒子實際上不是一動不動的，相反，它們時時刻刻在動。  科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，我們無法一個個去描述這些粒子，只能用統(tǒng)計學(xué)的方法，描述整體的情況。當(dāng)這些粒子整體運動得更加劇烈，那溫度就會升高，反之，當(dāng)這些粒子整體運動得不那么劇烈，那溫度就會降低。  于是，從微觀角度來看，我們就會發(fā)現(xiàn)，用粒子的平均動能就可以來描述溫度的情況。因此，溫度的本質(zhì)實際上是粒子熱運動的劇烈程度。 了解的微觀尺度下溫度的定義，我們就不難發(fā)現(xiàn)，但粒子的平均動能接近于最小值時，那么對應(yīng)的溫度就應(yīng)該是最低溫度。于是，科學(xué)家通過理論計算，其實就可以得到在粒子平均動能最小時，對應(yīng)的溫度是零下273.15度。  這里要強(qiáng)調(diào)一下，很多人會認(rèn)為，這個絕對零度對應(yīng)的不就是粒子都不動時的溫度嗎？粒子都不動，平均動能不也就為0了嗎？ 答案其實是否定的，絕對零度時，粒子實際上也還在動。按照熱力學(xué)定律，絕對零度是無法觸達(dá)的，所以我們測不到絕對零度，只能通過理論得到。而在量子力學(xué)中存在著一個基石理論叫做不確定性原理，也有的人把這個理論翻譯是叫做測不準(zhǔn)原理。這是物理學(xué)家海森堡提出來的，他發(fā)現(xiàn)，粒子的兩個參數(shù)，動量和位置是沒有辦法同時測準(zhǔn)的。測準(zhǔn)了動量，位置就不準(zhǔn)了；測準(zhǔn)了位置，動量就沒法測準(zhǔn)了。  說白了，我們根本沒有辦法同時知道粒子的速度和位置，這是由粒子本身的屬性所決定。如果粒子靜止不動，那我們就可以同時知道它的位置和速度，這是違反量子力學(xué)的理論的。因此，實際上，絕對零度時，粒子其實還是在小范圍內(nèi)振動的，而不是完全不動了。 |
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