为什么温度最低只有零下273度，最高却能达到1.4亿亿亿亿度？
宇宙中无处不在的“温度”，它的最低只有-273.15℃，最高却能达到1.4亿亿亿亿℃。
为什么温度有这样的极端差异，到底有没有温度的终极上限呢?
温度的本质。
宇宙中的一切都是由原子构成的，那么温度又是如何产生的呢?
其实温度正是因为原子的运动而产生的，我们知道物质是由原子构成的，而原子又是由原子核和围绕核旋转的电子组成的，那么原子核和电子之间存在着什么呢?
我们可以将这个比作太阳系，原子核就相当于太阳，而电子就相当于太阳系中的行星，行星绕太阳旋转一周所需要的时间和速度都是不一样的，这也和电子绕原子核运动是一样的，电子绕原子核运动所需要的时间和速度都和物质的内能有关系。
那么物质内能和温度之间究竟有着怎样的联系呢?
我们知道物质内能是由物质中分子或原子运动产生的，而温度则是衡量物质分子或原子运动速度的一个重要参数。
当物质中分子或原子运动速度越快时，其内能也就越高，此时物质的温度也就越高。
反之亦然，当分子或原子运动速度越慢时，内能也就越低，此时物质的温度也就越低。
所以说，温度就是反映物质内能高低的一个参数。
通过对物质内部分子或原子的运动情况进行观察和测量，我们就可以了解到物质所处的温度状态。
那么温度又是如何对应到我们所熟悉的摄氏温标上呢?
摄氏温标是以水的冰点和沸点为基准来建立的，将水的冰点定为0℃，沸点定为100℃，并将这个温度范围等分为100份。
这样一来，我们就可以通过测量物质所处状态与水冰点和沸点之间的关系来确定该物质所处的温度。
当物质处于冰点状态时，我们就说它的温度为0℃;当物质处于沸点状态时，我们就说它的温度为100℃。
当物质处于其他状态时，我们则可以通过线性插值法来确定其所处状态下对应的温度。
通过这种方法，我们可以很方便地测量和表示物质所处的温度状态。
为什么地球上没有绝对零度?
说到温度最低也就离不开绝对零度这个概念，在绝对零度下一切粒子都会停止运动，没有任何热量产生，也没有能量存在。
但奇怪的是，地球上明明已经有了绝对零度附近极低温度存在了，那么这又是怎么回事呢?
其实科学家们早在上个世纪初就发现了这一现象，在当时人们普遍认为在绝对零度下分子会停止运动从而导致热量消失。
但随着科学研究水平不断提高，科学家们逐渐发现在接近绝对零度下分子并没有停止运动，反而在这个温度下分子还会表现出奇妙的量子性质。
随着科学技术不断地进步，在20世纪80年代科学家们终于成功地将气体冷却到了比较接近绝对零度附近，并且还通过冷却技术制造出了人工制造出了玻色-爱因斯坦凝聚态，并且还成功地观察到了超流体现象。
科学家们还通过观察到气体在极低温下表现出奇妙量子性质认识到，在接近绝对零度下物质会发生波动形成波函数。
随后科学家们又通过实验证明了在极低温下量子行为相互作用会导致粒子之间发生相互作用进而形成更加复杂的结构。
正是由于科学家们不断地探索，在20世纪90年代提出了新的概念“分数量子霍尔效应”，并且还在2003年获得了诺贝尔物理奖。
在这样开创性研究下我们不仅可以接近绝对零度附近还能够观察到当今世界上最冷的物质。
比如在2013年美国南加州大学科学家们使用激光将一种气体冷却到了接近绝对零度附近，并且还成功地制造出了一种可以看得见的固态气体。
科学家们不仅通过冷却技术制造出了人工制造出了玻色-爱因斯坦凝聚态，并且还成功地观察到了超流体现象。
正是由于科学家们不断地探索，在20世纪90年代提出了新的概念“分数量子霍尔效应”，并且还在2003年获得了诺贝尔物理奖。
在这样开创性研究下我们不仅可以接近绝对零度附近还能够观察到当今世界上最冷的物质。
比如在2013年美国南加州大学科学家们使用激光将一种气体冷却到了接近绝对零度附近，并且还成功地制造出了一种可以看得见的固态气体。
从这些例子中我们可以看出随着科学技术不断地发展进步人类已经可以接近绝对零度附近，并且还能够观察到当今世界上最冷的物质。
那么你会发现离开地球大气层后空间中温度只有-270.15℃也就是离绝对零度最多只有3.15℃了。
那么你可能会问在离开地球大气层后空间中没有任何分子碰撞从而产生热量也没有其他能量流入为什么温度依然还有3.15℃呢?
其实这里面主要是因为太阳辐射照射到地球大气层上面使得大气层中空气分子产生热量。
同时地球内部也会不断地释放热量从而使得大气层中保持着一定程度以上的温度。
普朗克温度。
既然地球上已经有了极低温度存在了那么宇宙空间中是否也有极高温存在呢?
其实早在上个世纪初爱因斯坦就曾经提出过一种假想情景“假如一个人站在火车站等车”。
爱因斯坦认为当一个人站在火车站等火车时他感觉自己没有任何运动但实际上他却在和地球一起绕着太阳公转、太阳和其他星系一起绕着银河系公转、银河系和其他星系一起公转等等。
按照牛顿运动定律一个人站在火车站等车他会感觉到自己没有任何运动但实际上他却在与其他天体一起公转。
爱因斯坦认为这正是因为他没有任何相对参照物才会感觉自己没有运动。
那么如果有一个人站在火车站等火车时他感受到自己没有运动但实际上他却在和铁轨一起匀速直线运动那么这个人会感受到自己没有运动吗?
爱因斯坦认为他同样也感受不到自己有任何运动。
所以爱因斯坦认为运动状态是相对于参照物而言的并非绝对存在。
那么当一个人在等车时如何判断自己是否正在匀速直线运动呢?
爱因斯坦认为如果一个人在等车时他看到远处飘过去的树叶和飞鸟都是垂直向下落下来而非像平常情况下会偏向公转方向那么这个人就可以判断自己正在匀速直线运动。
那么爱因斯坦如何解释“静止”和“匀速直线运动”存在相对概念呢?
他提出著名“时间慢化”理论即所谓“时间慢化”指当一个人运动速度越快时他所经历时间越短。
在爱因斯坦看来时间与空间本身就是一个整体无法被单独看待所以他提出“时间慢化”理论其实就是想说明时间与空间本身就存在相互影响。
爱因斯坦基于这种理论提出了著名“相对论”即说当一个人跟随光线以光速进行移动时他所经历时间将会减少。
还有一个实验可以很好地解释相对论那就是“双生子悖论”即假设有两个双胞胎其中一个乘坐飞船离开地球进行飞行而另一个留在地球上等待飞船返回。
根据相对论我们知道当飞船以光速移动时它所经历时间将会减少。
所以当飞船返回地球后两个双胞胎之间将会出现变化而飞船上的双胞胎相对于地球来说更年轻些。
这个实验正好验证了爱因斯坦相对论中提出时间与空间本身就存在相互影响。
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