当前速讯：-273.15℃为绝对零度，这个数字有何特殊意义？为什么有零有整？

来源：森罗万象原创　2023-03-18 21:33:06

在浩瀚的宇宙中，有无数的星辰，每一颗星辰都是一团“大火球”，无时无刻不在散发着巨大的热量。这种现象使我们以为，整个宇宙都是比较热的。然而，事实并非如此，据科学家估计，目前的宇宙平均温度只有 -270.42 摄氏度。

从理论上来说，整个宇宙空间的最低温度是 -273.15 摄氏度，也即是所谓的“ 绝对零度 ”。所有物质的温度都会无限的向这个数字靠拢，但是无论怎样，任何物质都不可能到达这个数字。

那按照刚刚所说的宇宙的平均温度，也仅仅只是超了“绝对零度”的 2.73 摄氏度而已，这已经可以算是极度寒冷了。那为什么有这么多的恒星，宇宙却这么的冷？为了解答这一疑问，我们首先要了解，在宇宙出生的时候，温度是怎样的。

(资料图片)

温度

温度对生命的发育演化有着至关重要的作用。在一些特定的地方，也会出现一些能够适应极端环境的生物，例如“ 水熊虫 ”，这类动物就拥有着极强的耐受力，能够在极寒和极热的环境下存活。

就算是在极低的氧气浓度下，也能暂时进入休眠状态，等接触到水分后，又会重新“活”过来。

但如果把“水熊虫”放到宇宙中，连它们如此强的生命力可能都很难生存下去。那宇宙温度的 极限值 到底是多少？

宇宙中的最高温度便是被物理学上称作的 普朗克温度 ，其数值大约在 1.4亿亿亿亿 度左右，而整个宇宙中也仅仅出现过一次这种温度，那一次便是在宇宙大爆炸的时候。

在大爆炸之后，整个宇宙的温度便迅速下降，再也维持不住普朗克温度，所以普朗克温度便是我们整个宇宙所能够达到的极限。因为无论我们如何去尝试，也无法达到普朗克温度，因为这几乎是不可能的事情，除非再来一次 宇宙大爆炸 ？

那普朗克温度到底有热？简而言之，在这种温度下，除了引力以外，再无其他。“ 三大基力 ”依然是一个整体，当极端的温度达到一定程度时，整个宇宙已经没有了任何的物质与能量，只有极端的温度与引力。

而当宇宙冷却下来时，三大基力便会彼此分开，接着，整个宇宙才慢慢演变成为现在这样的模样。按照现在的推算方法，宇宙的平均温度大约是 -270.4245 摄氏度，与最初的宇宙温度相差甚大，那么这所谓的“宇宙平均温度”究竟是怎么来的？

宇宙平均温度

在经典热力学中，所谓的“温度”，就是物质中许多微小粒子在热作用下的剧烈运动的“程度”，但目前还无法用这个理论来得到整个宇宙的 平均温度 。

因为宇宙很大，虽然其有着大量的恒星和其它的天体，但是，这些物体的分布非常的分散，而在这些物体与物体之间，则是一片空荡荡的“真空”。所以总体来说，宇宙中的物质密度非常的低，平均下来， 一立方米 的质量，可能只有 6个质子 左右。

那我们要如何去计算宇宙的平均温度呢？在生活中，我们经常会看到，将一个物体放在一个特殊的环境中，经过一段时间后，该物体的温度将会等于该环境的温度。也就是说，该物体的温度将会被视为就是该特殊环境的温度。

造成这种情况的原因，是由于该物质处于 热平衡 状态，其散发出来的热量刚好等于其从外部吸收的热量。

同理，如果将一件“东西”放在宇宙某个地方，当它处于热平衡状态时，那它此时的温度就可以被视为是该地方的温度。

如果对物理有所涉及的小伙伴会知道，传导、对流和辐射是热传递的 三种途径 ，在太空中，辐射是热传导的唯一途径，而辐射则是一种利用 电磁波 进行能量传输的现象。

即物质能够从外部的电磁波中获取热能，同时物质也能够以电磁波的形式将其释放出来。

正因为如此，我们可以得出这样一个结论，那就是一个处于真空状态下的物质，其自身会散发出以电磁波形式的热量，而其自身也会以电磁波形式从所处的环境中产生的能量给吸收掉，那么其散发出来的能量就可以等同于其自身所处的真空中的温度。

这时大家就会想，宇宙中恒星的辐射是不是就造就了现在宇宙中的平均温度呢？虽然宇宙中的恒星很多，但是每一颗恒星都是相隔很远很远的。比如我们的银河系，每一颗恒星平均下来都相隔 5.5光 年，可想而知这个距离有多远。

而且按照平方反比定律，恒星的辐射强度会随着距离增加而下降。就拿相隔太阳的 59亿公里 的冥王星来说吧，其表面的温度可低到 -229 摄氏度。59亿公里，也就是 0.000623光年 ，它能接收到的太阳辐射可以说是相对较弱的了。

那相比较于宇宙中的恒星来说， 0.000623光年 这个数字实在是太小了，但即便是如此“小”的距离上，恒星的辐射都这么弱，可想而知，那些以光年为单位相距的恒星，所受到的辐射是多么的“微乎其微”了。

而且，由于大部分的恒星都在星系内，而星系与星系之间，相隔的距离少说也有 几十万，几百万，几千万 光年，而且中间还隔着一层真空地带，这就使得这些恒星对于整个宇宙的平均温度的影响就更小了，从而整体来看的话，几乎可以说是微不足道了。

那么，究竟是什么因素影响着宇宙的平均温度？这个问题的回答就是“ 微波背景辐射 ”。

所谓的微波背景辐射，也就是所谓的“宇宙最初的光线”，因为光速的有限性，这些光线从最初的宇宙中就已经存在，只是在经历了漫长的岁月后，随着宇宙的不断扩张，这些光线已经逐渐化为了微波。

而微波背景辐射中所谓的“各向同性”，那就是不管你站在什么地方，任何方向，你所接收到的“微波背景辐射”都是一样的。所以同理可得，宇宙中的任何一点的“微波背景辐射”都分布得很均匀。

基本上，「微波背景辐射」就是由电磁波辐射，而宇宙中的「微波背景辐射」，平均每立方米，就含有 4.11个光子 。因为宇宙中任何一处地方的物体，都可以通过这种方式得到热量。

所以在没有别的热源存在时，那么在宇宙中任何一个地方，当物体达到了热平衡，那么它的温度就是“微波背景辐射”的温度。所以按照科学家们的推算，此温度为 2.73 K ，换算出来就是 -270.42 摄氏度。

所以从整体来讲，我们认为宇宙的平均温度就是“微波背景辐射”的等效温度，也就是- 270.42℃ ，这十分接近于我们刚刚所说的宇宙最低温度“绝对零度”，前面有提到，绝对零度为 -273.15℃ ，那这个数字又是如何推断出来的呢？

让我们再次温习一下“温度”这个概念。粒子的热运动，会影响物质的温度。因此，温度其实可以用来衡量微粒的“热运动”强度。随着粒子运动程度的降低，相应的温度也降低了。

而在这个过程中，如果粒子彻底停止了运动，那么此时的温度也会下降到极致，这就是所谓的“绝对零度”。

那我们也说过，它是一个 临界值 ，所以没有任何一个物质可以达到这个温度。那它的推算方法就不能和“宇宙平均温度”一样了，现目前最简单的推算“绝对零度”的方法是用 理想气体 。

根据热力学中的查理定律，当理想气体的体积不变时，理想气体的压强（P）和温度（T，热力学温度）成正比，也就是他们的比值是一个常数（C)，其表达式为： P/T= C。当容积保持不变时，可测得气压与温度的关系。然后，根据最小二乘法，可以拟合出一个有关压强与温度的线性公式。然后，把这条直线外推到横坐标上，各种气体最后都会交汇在一点，从而可以得出绝对零度在，也就是273.15℃。

威廉·汤姆逊·开尔文 是第一个提出“绝对零度”概念的人，不过那时的他对绝对零度的界定太过模糊，以至于后来又经过了数代人的不断推敲，最终才形成了现如今较完整的概念。

自从人类知晓了 绝对零度 的存在，就一直在进行着各种实验，从而想要成为这个领域的佼佼者，但到目前为止却还没有一个人成功过。

看起来，人类现在只能努力使温度向绝对零度靠拢，但“绝对零度”极限值是根本不可能实现的。如果把“零度”这个词用“严寒”来形容的话，那么这个“严寒”就是一种极端且恐怖的温度，在这个温度中没有 任何生物 能够幸存。

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