既然宇宙有最低温度下限，那有没有最高温度上限？

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既然宇宙有最低温度下限，那有没有最高温度上限？
作者：一点资讯

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热力学温标里面，温度的理论下限是“绝对零度”，理论上限叫做“绝对热”（absolute hot），与绝对零度相对应。
在当代物理宇宙学理论下，可能的最高温度是普朗克温度，其值为1.416785(71)×10^32K。
有绝对零度（absolute zero），也有绝对热（absolute hot）
该如何理解普朗克温度？可以从两个方面去理解：
一、宇宙大爆炸之后，经过了普朗克时间（5.39 × 10^44s）后，宇宙的温度。在小于普朗克时间的尺度里，我们的物理理论失效，虽然那时候宇宙可能更热，但超越我们的认知极限了。
二、如果一个物体达到普朗克温度，它将发出对应于普朗克长度（1.616255(18)×10^35 m）波长的黑体辐射。如果温度更高，它将发出比普朗克长度更低波长的黑体辐射，我们缺乏相应的理论，失效again。
越高的温度所对应的的黑体辐射波长峰值越小。
----华丽分割，以上理论，以下现实----
普朗克温度只是一个根据量纲分析得来的理论温度，并没有什么现实意义。回归现实，还是要看看我们现实宇宙中的物质能够被加热到什么样的温度。
20世纪60年代，在欧洲核子研究委员会（CERN）工作的哈格多恩提出，在温度超级高的情况下，强子都将“熔化”（melt），所有我们熟悉的由强子组成的物质都将变成一碗“夸克汤”，经过计算，这个温度大约在2×10^12K，因此被称为“哈格多恩温度”。哈格多恩认为，处于哈格多恩温度下的系统可以容纳尽可能多的能量，因为形成的夸克提供了新的自由度，继续增加能量将只会增加熵，而不是温度，因此哈格多恩温度将是一个无法通过的绝对高温。
德国物理学家哈格多恩
也有反对者认为，夸克物质也可以被进一步加热。
这个分歧已经可以用实验来验证了，10^12K温度级别对现代的人类来说，已经不是难事。这种夸克物质已经在欧洲核子研究中心的SPS和LHC，以及美国布鲁克海文国家实验室的RHIC的重离子碰撞中被发现。
在弦论中，也引入了这个“哈格多恩温度”，它被定义为让宇宙最基本的单元：弦所发生相变所需的温度。这个温度非常高，在10^30K级别，只比普朗克温度少了两个数量级，人类目前只能望尘莫及了。
近年来，又有人提出，在量子热力学中，某些系统可以达到“负温度”。
其实，“负温度”的系统比任何正温度的系统都要热。如果负温系统和正温系统接触，热量将从负温系统流向正温系统。这不是矛盾了吗？明明是负，怎么会比正的还热呢？
为了解决这一矛盾，科学家创造出了“冷度”这个物理量，为温度和玻尔兹曼常数乘积的倒数，从而解决了这一矛盾。温度为正的系统，熵值随着能量的增加而增加，温度为负的系统，熵值随着能量的增加而减少。所以，负温度是为了解释一些量子现象而引入的概念，在非量子体系下没有意义。
如上图，绿色为摄氏温度，红色为华氏温度，蓝色是开氏温度，黑色就是“冷度”，单位为“吉比特/纳焦耳”。这里的开氏温度以绝对零度为0，而以无限温度（可能是普朗克温度）为1，则越过了中间高点以后，再“高”的温度其实是“负温度。”

南黑天家

只有想不到的，没有加不到的。


已知最早的篝火灰烬出现于100万年前的南非的奇迹洞（Wonderwerk Cave），属于当时的直立人——熟食更加卫生也更加容易消化，拓宽了我们的食谱；火焰也营造了光明和温暖，直立人、尼安德特人和智人等人属物种因此适应了黑暗寒冷的时空，占领了整个世界。


篝火可以达到900℃以上，足以让粘土中的硅铝酸盐失去结合水并重新结晶，变成坚硬致密的陶。




我们这个物种早在2万年前就开始制作陶容器：有了可以加热液体食物的炊具，炖煮食物从此出现在人类的食谱上，显著提高了食物的利用率，而且让女性可以用流食喂养婴幼儿，大幅提高了新生儿的存活率，增加了整个社会的劳动力。


如果把木柴装在通风的炉中，1100℃的火焰就超过了铜、锡和铅的熔点。




冶金是人类进入文明的标志，这率先发生在新月沃地的两河流域和古埃及，青铜工艺连同西亚人驯化的小麦、大麦、绵羊、黄牛、家马一起向着周围传播，最终抵达了远东，成为旧大陆一切文明的共同财富。


正如往期节目讲述过的，含碳的铁要到1400℃以上才能融化，纯铁的熔点更高达1538℃——只有先将木柴烧成木炭，再配合有鼓风机的高炉才能将其熔化——这项技术最早出现于公元前的中国，但直到1709年英国人解决煤炭脱硫问题，1784年瓦特将蒸汽机用于高炉鼓风，钢铁工业才真正地蓬勃发展起来。


焦炭高炉可以达到2000℃。




要在开放环境中获得2500℃以上的高温，我们就需要新的燃料了：氢氧焰能产生2570℃以上高温，产生透明到淡蓝色的烈焰，而且氢的密度极低，因此常用于航空火箭；




而全球20%的乙炔都用于热切割，它在氧气中燃烧的温度可达3330℃，足以融化任何常用的金属。




除此之外，二氰乙炔在氧气中燃烧则达到了化学反应的极限高温，4990 °C，常压下足以熔化所有已知物质。


如果离开了化学反应的局限，人造高温的就走入了开阔的新天地：空气是良好的绝缘体，但在30KV/cm的巨大的电压下也将被雪崩击穿，成为导电的等离子体，一缕炽热的电弧。
基于这一原理，即便最廉价的手工电弧焊也可以轻松达到6000℃，将焊接用的钢材瞬间熔化甚至汽化；
而等离子电弧焊集束喷出的热焰少说有28000℃，比闪电的温度还高。


与此同时，人类在战争中实现了更可怕的超高温：1945年8月6日到9日，两颗原子弹投放在长崎和广岛上空，它们的核心温度在100万到500万℃之间，连同爆炸产生的冲击波与核辐射，共造成60万人丧命。




10年内，1954年3月1日，第一颗实战氢弹“Castle Bravo”又在比基尼环礁爆炸成功，它有1500万吨当量，中心温度达到3.5亿℃，创造了太阳系内有史以来最高的温度。




巨大的蘑菇云在1秒钟之内就冲上了7.2公里的对流层顶，在10分钟后又冲上的40公里的平流层顶，18000平方公里的太平洋海域生灵涂炭，比基尼环礁的原住民至今无以为生。


核武器巨大的威力来自原子核内由强相互作用禁锢的巨大势能，1957年，第一代裂变核电站投入运营，开始将它用于和平的事业——但直到今日，可控热核聚变都仅停留在理论阶段，因为我们难以约束核聚变必须的上亿度高温。激光脉冲聚焦后产生惯性约束是一个热门的候选方案，为此，美国的桑迪亚国家实验室开发了世界上最强大的高频电磁波发生器，Z脉冲功率设施，可以制造20亿℃的超级高温，达到了大质量恒星濒死时的核心温度。




但这远非人类所能创造的最高温度：美国原子能委员会的布鲁克黑文国家实验室拥有人类唯一的自旋极化质子对撞设备，相对论重离子对撞机。它能将周期表上的任意原子核加速到相对论速度，对撞产生的能量相当于1万亿℃的黑体辐射，达到中子星融合时的极限温度的3倍。




而高能物理的圣地、集全人类智慧之大成、万维网的诞生地、迄今最大的粒子物理实验室，欧洲核子研究中心，拥有一台可怕的大型强子对撞机，它在寻找希格斯玻色子这样的艰巨任务中产生的局部能量相当于10万亿℃的黑体辐射，或者说宇宙大爆炸后万分之一秒时的温度。




然而这样的温度对于物理学的野心来说仍然太低了——要验证弦论，我们至少还要把单个粒子的能量再提高15个数量级。




加热的意义｜混乱博物馆

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喜喜保镖撼

温度的本质是微观物质运动的剧烈程度。当一个物体内的所有粒子都处于量子力学的最低动能时，运动的剧烈程度降低到了极限，那么温度就达到了绝对零度；相反，当粒子的运动剧烈程度高到接近光速时，那么温度就达到了最高温度，即普朗克温度（1.416833× 10的32次方K）。
宇宙能达到普朗克温度，应该只有大爆炸那一刻了，因为在大爆炸之前，物质是什么，时间是什么，温度又是什么。现在的宇宙在膨胀，冷却，所以现在应该找不到，但理论上是存在的。

这个问题目前还是有争议的，有人认为有最高，也有人认为没有最高。刚刚查了一下资料，发现认为有最高的人也不都认为普朗克温度是最高。
仔细想想，很多想法看起来好像都是对的，又好像都是错的，谁知道呢。严谨地说，这个问题的答案，都只是可能。像之前就有人回答了同样的问题:https://www.zhihu.com/question/23873182
之前打错假设了。。。应该是“接近光速”。
（一个有着仰天梦想的文科生 有错请指出）

刘金栋

温度是个统计量，如果要对应出来的物理量的话，应该是粒子能量（不同分布可能会有点小差别：如普朗克分布，麦克斯韦玻耳兹曼分布，费米狄拉克分布）。
当对应粒子能量之后，他的上下限就会受到不确定性原理的限制：下限是能量为0，因此温度也为0，当然能量不可能为绝对的0，因此绝对0度也达不到；能量上限是普朗克能量，因此温度约为10^32K。现在的物理学描述不了更高的能量了。
当然之前说到了，定义为温度时，一般都有一个分布，在黑体分布里，当光子频率很低时(hv<kT)，可以用瑞利-金斯定律来描述，而射电天文中会按照瑞利-金斯定律来定义一个亮温度，而对于快速射电暴，亮温度可高达10^34K，比之前的最高温度高，但是没有意义，因为最重要的是在此时，辐射不在遵从黑体辐射的定律，因此不能按这个公式计算。
总之，温度是统计量，单个的温度没有太多意义，要和统计的系统对应起来。