Какая самая высокая температура во Вселенной, и можем ли мы ее достичь?

Из того, что мы знаем о нашей Вселенной, самая низкая возможная температура составляет «абсолютный» ноль градусов Кельвина, или -273,15 градуса Цельсия (-459,67 градуса по Фаренгейту). Но как насчет максимально возможной температуры?

Теоретически максимально возможная температура существует — или, по крайней мере, существовала — когда-то существовала. Она называется температурой Планка, но, как и все в жизни, не все так просто.

Что такое температура?

Первое, что может прийти на ум при мысли о температуре, — это описание количества тепла, которое содержит объект. Или, если уж на то пошло, не содержит.

Теплота, или тепловая энергия, является важной частью объяснения. Наше интуитивное понимание тепла состоит в том, что оно течет от источников с более высокой температурой к источникам с более низкой температурой, подобно дымящейся чашке чая, охлаждающейся, когда мы дуем на нее.

С точки зрения физики, тепловая энергия больше похожа на усреднение случайных движений в системе, обычно среди частиц, таких как атомы и молекулы. Поместите два объекта с разным количеством тепловой энергии достаточно близко, чтобы можно было соприкоснуться, и случайные движения будут комбинироваться, пока оба объекта не придут в равновесие. Как форма энергии, теплота измеряется в джоулях.

Температура, с другой стороны, описывает передачу энергии от более горячих областей к более холодным, по крайней мере, теоретически. Обычно он описывается как шкала в таких единицах, как Кельвин, Цельсий или Фаренгейт. Пламя свечи может иметь более высокую температуру по сравнению с айсбергом, но количество тепловой энергии в ее нагретом фитиле не будет иметь большого значения, если его поместить на фоне горы замерзшей воды.

Что же такое абсолютный ноль?

Абсолютный ноль — это температура, поэтому он является мерой относительной передачи тепловой энергии. Теоретически, это точка на температурной шкале, где тепловая энергия больше не может быть удалена из системы благодаря законам термодинамики.

Практически говоря, эта точная точка всегда недосягаема. Но мы можем подойти очень близко: все, что нам нужно, — это способы уменьшить среднее количество тепловой энергии, распределяемой между частицами системы, возможно, с помощью лазеров или подходящего типа триггерного магнитного поля.

Но, в конце концов, всегда есть усреднение энергии, которое оставит температуру на долю выше теоретического предела того, что можно извлечь.

Какая самая высокая температура?

Если абсолютный ноль устанавливает предел для извлечения тепловой энергии из системы, то вполне естественно, что существует также предел того, сколько тепловой энергии мы можем впихнуть в систему. На самом деле существует несколько ограничений, в зависимости от того, о какой именно системе мы говорим.

На одном полюсе находится то, что называется температурой Планка и эквивалентно 1,417 x 10³² Кельвина (или что-то вроде 141 миллиона миллионов миллионов миллионов миллионов градусов). Это то, что люди часто называют «абсолютно горячим». Ничто в сегодняшней Вселенной не приближается к таким температурам, но они действительно существовали в течение короткого момента прямо на заре времен. За эту долю секунды — фактически одну единицу планковского времени — когда размер Вселенной составлял всего одну планковскую длину, случайное движение ее содержимого было настолько экстремальным, насколько это возможно.

Чуть горячее, и такие силы, как электромагнетизм и ядерные силы, будут на одном уровне с силой гравитации. Объяснение того, как это выглядит, требует физики, которой мы еще не овладели, которая объединяет то, что мы знаем о квантовой механике, с общей теорией относительности Эйнштейна.

Это тоже довольно специфические условия. Время и пространство больше никогда не будут так ограничены. Сегодня лучшее, на что способна Вселенная, — это мизерные несколько триллионов градусов, которые мы создаем, когда сталкиваем атомы в коллайдере.

Текст и изображения могут быть изменены, удалены или добавлены по решению редакции для обеспечения актуальности информации.