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炎热的夏天已经过去，秋风萧瑟的天气即将到来，但相信大家对温度高就很热的这个理解是不会错的，夏天40度的高温下，那是汗如雨下啊；当然冬天零下十几度，那绝对是滴水成冰！难道错了吗？  理解确实没错，但在地球的大气层分层中，大约是80千米到500千米的范围，有一个温度高达1000~2000℃的热层，但在这里，那绝对是九天严寒啊，为什么会这样呢？ 热层温度那么高，为什么还那么冷？ 热层的温度确实很高，但毫无疑问也很冷，为什么会这样呢？大气层中的热层已经进入准真空的范围，比如过了100千米的卡门线就是太空了，太空寒冷不？当然很寒冷！但下文我们介绍了温度的准确定义后，太空就不能用寒冷来定义了！  准太空的大气非常稀薄，120千米以上的区域，空气稀薄到声波无法传递，到270千米时，空气密度只有地面的百亿分之一，300千米以上时就到了千亿分之一！  其实说到这里我们也明白了，在这个案例上，温度需要大量大气分子作为媒介，我们才能切切实实的感受到温度，当大气太稀薄时即使这些大气分子已经被太阳的高能粒子撞击、温度很高，但它们的总能量很低，我们仍然无法感受到。  温度的本质：微观粒子的运动 上文中似乎就有那么点意思，但还不够直白，其实温度的本质就是微观粒子的热运动所致！几百年前科学家从燃素说到热质说再到分子热运动，然后再到爱因斯坦发表布朗运动的论文，温度的本质就是微观粒子的运动才被广泛接受！  布朗运动 理论上的太空就是没有任何粒子的空间，它也就不存在所谓的微观粒子，因此在这一片空间中根本就不能以所谓的温度来形容，因为它根本就存在所谓的温度，那么太空为什么会那么冷呢？很简单，尽管是真空，如果没有外界能量补充的话，物体仍然会以辐射的方式散失自身的热量，最终和宇宙微波背景辐射相一致！  宇宙微波背景辐射又是多少“温度”呢？2.725K，比绝对零度高一丢丢，也就是-270.425℃，简单的说，丢在宇宙中的物体，它会逐渐达到和宇宙背景温度一致，当然太阳系中的物体是不会的，因为有太阳辐射嘛，但离太阳越远，温度也就越低！  上文中我们要补充一下，量子力学中的真空可不是空无一物，因为量子论认为，真空中也会产生正反粒子对，但又会瞬间湮灭是遵守能量守恒，所以挑刺的朋友就别较真了！ 宇宙中达到过一次最高温度，但却永远都无法达到最低温度！ 温度的本质就是微观粒子的运动，那么当粒子不运动时不就是最低温度了吗？确实是这样，因为上文中的绝对零度就是这样算出来的，所以绝对零度有一个我们理解的值，用摄氏计就是−273.15℃，如果用K就是0K！  似乎听上去很简单，不要动就是绝对零度，那为什么夏天在太阳下我一动都不动，还那么热呢？当然这个不动指的是宏观不动，你身体内的微观粒子仍然在高速运动，所以这个方法是不灵光的，要让你感觉凉快，必须用空调用制冷剂循环的方式，将室内的热量转移到室外！  当然再厉害的空调也不能通过这种循环降低到绝对零度，最接近的方式是激光多普勒制冷，让原子的振动幅度达到最小（不能停止），国际空间站上的冷原子实验用的就是这个原理，据说达到了20万亿分之一K，也就是只比绝对零度高那么一丢丢丢丢........  即使到未来宇宙的末日，也就是热寂状态，仍然不能达到绝对零度，因为微观粒子的量子力学运动是无法避免的，所以它总是有那么一丢丢温度。 宇宙中的最高温度又是怎么样的呢？ 粒子静止就是最低温度，那么粒子运动速度最高自然就是最高温度了，那么粒子运动的最高速是多少呢？当然是光速了，当运动粒子运动速度达到光速时计算踹的温度就是宇宙最高温度，也叫做普朗克温度。  温度是多少度呢？1.4亿亿亿亿℃，也就是宇宙大爆炸时达到的温度1.4×10^32K！此时宇宙中所有的物质都在奇点，粒子运动速度已经达到了最高，但就在那个虚数时间后，宇宙大爆炸开始了，此后宇宙再也没有达到过这个温度，除非它重新开始坍缩，不过最近的诺奖大神彭罗斯可是支持宇宙循环说的，也就是说宇宙未来会重新坍缩，然后再爆炸一次！ 大爆炸发生后，宇宙膨胀，温度降低，到10^-36S时，宇宙温度降低到了10^28K，强力从电弱中分离！当时间走到大约10^-12S时，温度大约下降到了2万亿摄氏度，此时的宇宙就是一锅夸克胶子的等离子“浓汤”，温度继续降低，夸克就会和胶子一起构成重子（包括中子和质子），此时时间已经到了10^-6S！ 然后宇宙继续膨胀，质子和中子聚合变成氕氘和氦以及锂，原初物质丰度就是这样来的，但此时宇宙中温度仍然高达十亿K，仍然充斥着等离子体，一直要到38万年后，温度才下降到数千度，此时光子才脱离束缚，在宇宙中狂奔，所以这就是我们看到的宇宙微波背景辐射！ 1.4亿亿亿亿℃是什么概念？反正就是是很烫很烫很烫........ |
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