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技術(shù)文章
為什么PH儀表有上下限溫度表上只有下限而無上限呢?
點(diǎn)擊次數(shù)：2237 發(fā)布時間：2011-6-14
為什么PH儀表有上下限溫度表上只有下限而無上限呢?
低溫的下限不是-172
首先因為沒帶單位
其次現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到的低溫接近0K，也就是-273.1499999℃左右
高溫是沒有上限的
對黑洞的研究同時使我們了解了大爆炸，兩者在性質(zhì)上基本一致，只不過大
爆炸是發(fā)生在一個極大的尺度上，并且是黑洞的時間反演而已。
讓我們回顧一下前面章節(jié)論述到的宇宙特性。
宇宙在不停地膨脹，星體距離我們越遠(yuǎn)，則離我們而去的速度就越快。在大
約150~200 億年以前這些星體是聚集在一點(diǎn)的，這就是大爆炸奇點(diǎn)，它的密度和
空間——時間曲率均為無窮大，因此一切科學(xué)定律在此奇點(diǎn)處*失效。宇宙中
還存在著另一種奇點(diǎn)，它們是由已經(jīng)" 死亡" 并發(fā)生引力坍縮的恒星形成的，其
密度和時空曲率也時無窮大；在其強(qiáng)大的引力場的作用下，即使物體以光速運(yùn)動
也不能脫離它而逃逸到無窮遠(yuǎn)處，我們將這種星體稱為" 黑洞".對黑洞的研究使
我們發(fā)現(xiàn)，黑洞沒有毛——一顆不旋轉(zhuǎn)的黑洞只能是的球體。當(dāng)使用量子力
學(xué)的觀點(diǎn)來研究黑洞得到了驚人的結(jié)果——黑洞正在向外輻射粒子而使自己具有表觀溫度，而一顆10億噸左右的黑洞甚至是白熱的！
現(xiàn)在讓我們來看看200 億年前發(fā)生了什么事情！在大爆炸時刻，宇宙的體積
是零，所以其溫度是無限熱的。大爆炸開始后，隨著宇宙的膨脹，輻射的溫度隨
之降低。大爆炸1 秒鐘之后，溫度降低到了100 億度，這個溫度是太陽中心的1千倍。此時的宇宙中主要包含光子、電子、中微子和它們的反粒子（光子的反粒子就是它本身），以及少量的質(zhì)子和中子。此時粒子的能量*，它們相互碰撞并產(chǎn)生大量不同種類的正反粒子對。這些正反粒子對碰到一起時又會湮滅。但此時它們的產(chǎn)生率遠(yuǎn)大于湮滅率。
順便一提的是，中微子和反中微子之間以及它們和其它粒子之間的相互作用
非常微弱，所以它們并沒有互相湮滅掉，以致于直到今天它們?nèi)匀淮嬖?。中微?/span>
的質(zhì)量被認(rèn)為是零，但1981年前蘇聯(lián)和1998、1999年日本的研究顯示，中微子可
能具有微小的質(zhì)量。如果被證實的話，有助于我們間接地探測到它們。它們是"
暗物質(zhì)" 的一種形式，具有足夠的引力去阻止宇宙的膨脹并使其坍縮。
宇宙繼續(xù)膨脹，溫度的降低使得粒子不再具有如此高的能量。它們開始結(jié)合。
與此同時，大部分正反電子相互湮滅，并產(chǎn)生了更多的光子。大爆炸100 秒
后，溫度降到了10億度，這相當(dāng)于zui熱的恒星的內(nèi)部溫度。質(zhì)子和中子由于強(qiáng)相互作用力（核力）而結(jié)合。一個質(zhì)子和一個中子組成氚核（重氫）；氚核再和一個質(zhì)子和一個中子形成氦核。根據(jù)計算，大約有四分之一的質(zhì)子和中子轉(zhuǎn)變?yōu)楹ず?，以及少量更重元素，如鋰和鈹。其余的中子衰變?yōu)橘|(zhì)子，也就是氫核。幾個鐘頭之后氦和其它元素的產(chǎn)生停止下來。在這之后的100 萬年左右，宇
宙什么也沒有發(fā)生，只是膨脹。當(dāng)溫度降低到了幾千度時，電子和原子核不能再
抵抗彼此間相互的吸引力而結(jié)合成原子。由于宇宙存在著小范圍的不均勻，區(qū)域
性的坍縮開始發(fā)生。其中一些區(qū)域在區(qū)域外物體引力的作用下開始緩慢的旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)坍縮的區(qū)域逐漸縮小，由于角動量的守恒，它自轉(zhuǎn)的速度就逐漸加快。當(dāng)
區(qū)域變得足夠小時，自轉(zhuǎn)的速度足以平衡引力的作用，象我們銀河系這樣的碟狀
星系就誕生了。另外一些區(qū)域由于沒有得到旋轉(zhuǎn)而形成橢圓形星系。這種星系的
整體不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，但它的個別部分穩(wěn)定地繞著它的中心旋轉(zhuǎn)，因而也能平衡引力
坍縮。由于星系中的星云仍有不均勻性，它們被分割為更小的星云，并進(jìn)一步收縮形成恒星。恒星由于引力坍縮產(chǎn)生的高溫引發(fā)核聚變，聚變產(chǎn)生的能量又抵抗了繼續(xù)收縮的趨勢，恒星進(jìn)入穩(wěn)定地燃燒。質(zhì)量越大的恒星燃燒的越快，因為它需要釋放更多的能量才能平衡自身更強(qiáng)的引力。它們甚至?xí)?/span>1 億年這樣短的時間里耗盡自己的燃料。
恒星有時會發(fā)生被成為" 超新星" 的巨大噴發(fā)，這種噴發(fā)令其它一切恒星都
顯得黯淡無光。這時一些恒星在晚期產(chǎn)生的重元素就會被拋回到星系中，并成為
下一代恒星的原料。我們的太陽就是第二或第三代恒星，它含有大約2%的這種重元素。還有少量的重元素聚集并形成了繞恒星公轉(zhuǎn)的行星，我們的地球也是其中之一。
對于宇宙的起源，我們?nèi)匀挥泻芏鄦栴}：*、為什么宇宙在大度如此的均
勻？背景輻射的溫度也一樣？除非宇宙的不同區(qū)域剛好從同樣的溫度開始！第二、又為什么我們的宇宙會以如此接近臨界的速率膨脹？如果它在大爆炸后1 秒鐘的
時刻其膨脹速率只要小十億億分之一，那么我們的宇宙早以坍縮！第三、我們的
宇宙非常光滑和規(guī)則，而從概率上來講，紊亂的和無規(guī)則宇宙的數(shù)量應(yīng)該占
優(yōu)勢，因為宇宙初始狀態(tài)的選擇是隨機(jī)的。我們?yōu)楹吻∏捎龅竭@樣渺茫的幾率呢？為了解釋這些現(xiàn)象，麻省理工學(xué)院的學(xué)者阿倫。固斯提出了" 暴漲宇宙模型
".他認(rèn)為早期的宇宙不是象現(xiàn)在這樣以遞減的速率膨脹，而是存在著一個快速膨
脹的時期，宇宙的加速度膨脹使其半徑在遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1 秒鐘的時間里增大了100 萬億億億（1 的后面跟30個0 ）倍。
固斯認(rèn)為，大爆炸的狀態(tài)是非常熱和相當(dāng)紊亂的。這些高溫表明宇宙中的粒
子具有*的能量。在如此的高溫下，強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力和電磁力都
被統(tǒng)一成為一個力；當(dāng)宇宙膨脹并變冷，力之間的對稱性由于粒子能量降低而被
破壞，強(qiáng)力、弱力和電磁力變得彼此不同。這就好象液態(tài)水在各個方向上性質(zhì)都
相同，而結(jié)冰形成晶體后，就變成了各向異性，水的對稱性在低能態(tài)被破壞了。
當(dāng)宇宙暴漲時，它所有的不規(guī)則性都被抹平，就如同吹漲一個氣球時，它上
面的皺摺都被抹平一樣。暴漲模型還能解釋為什么宇宙中存在著這么多物質(zhì)。在
量子理論里，粒子可以從" 粒子——反粒子對" 的形式從能量中創(chuàng)生出來。這些
粒子和反粒子具有正能量，而這些粒子的質(zhì)量產(chǎn)生的引力場具有負(fù)能量（因為靠
得較近的物體比分開得較遠(yuǎn)的物體能量低），宇宙的總能量為零，這保證了能量
守恒不被破壞。零的倍數(shù)仍然為零，在暴漲時期宇宙體積急劇加倍的過程中，可
以制造粒子的總能量變得非常之大，以致于我們的宇宙現(xiàn)在大約擁有1 億億億億億億億億億億（1 后面跟80個零）個粒子。固斯是這樣形容這件事的：" 宇宙是zui*的免費(fèi)午餐！"
低溫的下限不是-172
首先因為沒帶單位
其次現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到的低溫接近0K，也就是-273.1499999℃左右
高溫是沒有上限的
對黑洞的研究同時使我們了解了大爆炸，兩者在性質(zhì)上基本一致，只不過大
爆炸是發(fā)生在一個極大的尺度上，并且是黑洞的時間反演而已。
讓我們回顧一下前面章節(jié)論述到的宇宙特性。
宇宙在不停地膨脹，星體距離我們越遠(yuǎn)，則離我們而去的速度就越快。在大
約150~200 億年以前這些星體是聚集在一點(diǎn)的，這就是大爆炸奇點(diǎn)，它的密度和
空間——時間曲率均為無窮大，因此一切科學(xué)定律在此奇點(diǎn)處*失效。宇宙中
還存在著另一種奇點(diǎn)，它們是由已經(jīng)" 死亡" 并發(fā)生引力坍縮的恒星形成的，其
密度和時空曲率也時無窮大；在其強(qiáng)大的引力場的作用下，即使物體以光速運(yùn)動
也不能脫離它而逃逸到無窮遠(yuǎn)處，我們將這種星體稱為" 黑洞".對黑洞的研究使
我們發(fā)現(xiàn)，黑洞沒有毛——一顆不旋轉(zhuǎn)的黑洞只能是的球體。當(dāng)使用量子力
學(xué)的觀點(diǎn)來研究黑洞得到了驚人的結(jié)果——黑洞正在向外輻射粒子而使自己具有表觀溫度，而一顆10億噸左右的黑洞甚至是白熱的！
現(xiàn)在讓我們來看看200 億年前發(fā)生了什么事情！在大爆炸時刻，宇宙的體積
是零，所以其溫度是無限熱的。大爆炸開始后，隨著宇宙的膨脹，輻射的溫度隨
之降低。大爆炸1 秒鐘之后，溫度降低到了100 億度，這個溫度是太陽中心的1千倍。此時的宇宙中主要包含光子、電子、中微子和它們的反粒子（光子的反粒子就是它本身），以及少量的質(zhì)子和中子。此時粒子的能量*，它們相互碰撞并產(chǎn)生大量不同種類的正反粒子對。這些正反粒子對碰到一起時又會湮滅。但此時它們的產(chǎn)生率遠(yuǎn)大于湮滅率。
順便一提的是，中微子和反中微子之間以及它們和其它粒子之間的相互作用
非常微弱，所以它們并沒有互相湮滅掉，以致于直到今天它們?nèi)匀淮嬖?。中微?/span>
的質(zhì)量被認(rèn)為是零，但1981年前蘇聯(lián)和1998、1999年日本的研究顯示，中微子可
能具有微小的質(zhì)量。如果被證實的話，有助于我們間接地探測到它們。它們是"
暗物質(zhì)" 的一種形式，具有足夠的引力去阻止宇宙的膨脹并使其坍縮。
宇宙繼續(xù)膨脹，溫度的降低使得粒子不再具有如此高的能量。它們開始結(jié)合。
與此同時，大部分正反電子相互湮滅，并產(chǎn)生了更多的光子。大爆炸100 秒
后，溫度降到了10億度，這相當(dāng)于zui熱的恒星的內(nèi)部溫度。質(zhì)子和中子由于強(qiáng)相互作用力（核力）而結(jié)合。一個質(zhì)子和一個中子組成氚核（重氫）；氚核再和一個質(zhì)子和一個中子形成氦核。根據(jù)計算，大約有四分之一的質(zhì)子和中子轉(zhuǎn)變?yōu)楹ず?，以及少量更重元素，如鋰和鈹。其余的中子衰變?yōu)橘|(zhì)子，也就是氫核。幾個鐘頭之后氦和其它元素的產(chǎn)生停止下來。在這之后的100 萬年左右，宇
宙什么也沒有發(fā)生，只是膨脹。當(dāng)溫度降低到了幾千度時，電子和原子核不能再
抵抗彼此間相互的吸引力而結(jié)合成原子。由于宇宙存在著小范圍的不均勻，區(qū)域
性的坍縮開始發(fā)生。其中一些區(qū)域在區(qū)域外物體引力的作用下開始緩慢的旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)坍縮的區(qū)域逐漸縮小，由于角動量的守恒，它自轉(zhuǎn)的速度就逐漸加快。當(dāng)
區(qū)域變得足夠小時，自轉(zhuǎn)的速度足以平衡引力的作用，象我們銀河系這樣的碟狀
星系就誕生了。另外一些區(qū)域由于沒有得到旋轉(zhuǎn)而形成橢圓形星系。這種星系的
整體不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，但它的個別部分穩(wěn)定地繞著它的中心旋轉(zhuǎn)，因而也能平衡引力
坍縮。由于星系中的星云仍有不均勻性，它們被分割為更小的星云，并進(jìn)一步收縮形成恒星。恒星由于引力坍縮產(chǎn)生的高溫引發(fā)核聚變，聚變產(chǎn)生的能量又抵抗了繼續(xù)收縮的趨勢，恒星進(jìn)入穩(wěn)定地燃燒。質(zhì)量越大的恒星燃燒的越快，因為它需要釋放更多的能量才能平衡自身更強(qiáng)的引力。它們甚至?xí)?/span>1 億年這樣短的時間里耗盡自己的燃料。
恒星有時會發(fā)生被成為" 超新星" 的巨大噴發(fā)，這種噴發(fā)令其它一切恒星都
顯得黯淡無光。這時一些恒星在晚期產(chǎn)生的重元素就會被拋回到星系中，并成為
下一代恒星的原料。我們的太陽就是第二或第三代恒星，它含有大約2%的這種重元素。還有少量的重元素聚集并形成了繞恒星公轉(zhuǎn)的行星，我們的地球也是其中之一。
對于宇宙的起源，我們?nèi)匀挥泻芏鄦栴}：*、為什么宇宙在大度如此的均
勻？背景輻射的溫度也一樣？除非宇宙的不同區(qū)域剛好從同樣的溫度開始！第二、又為什么我們的宇宙會以如此接近臨界的速率膨脹？如果它在大爆炸后1 秒鐘的
時刻其膨脹速率只要小十億億分之一，那么我們的宇宙早以坍縮！第三、我們的
宇宙非常光滑和規(guī)則，而從概率上來講，紊亂的和無規(guī)則宇宙的數(shù)量應(yīng)該占
優(yōu)勢，因為宇宙初始狀態(tài)的選擇是隨機(jī)的。我們?yōu)楹吻∏捎龅竭@樣渺茫的幾率呢？為了解釋這些現(xiàn)象，麻省理工學(xué)院的學(xué)者阿倫。固斯提出了" 暴漲宇宙模型
".他認(rèn)為早期的宇宙不是象現(xiàn)在這樣以遞減的速率膨脹，而是存在著一個快速膨
脹的時期，宇宙的加速度膨脹使其半徑在遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1 秒鐘的時間里增大了100 萬億億億（1 的后面跟30個0 ）倍。
固斯認(rèn)為，大爆炸的狀態(tài)是非常熱和相當(dāng)紊亂的。這些高溫表明宇宙中的粒
子具有*的能量。在如此的高溫下，強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力和電磁力都
被統(tǒng)一成為一個力；當(dāng)宇宙膨脹并變冷，力之間的對稱性由于粒子能量降低而被
破壞，強(qiáng)力、弱力和電磁力變得彼此不同。這就好象液態(tài)水在各個方向上性質(zhì)都
相同，而結(jié)冰形成晶體后，就變成了各向異性，水的對稱性在低能態(tài)被破壞了。
當(dāng)宇宙暴漲時，它所有的不規(guī)則性都被抹平，就如同吹漲一個氣球時，它上
面的皺摺都被抹平一樣。暴漲模型還能解釋為什么宇宙中存在著這么多物質(zhì)。在
量子理論里，粒子可以從" 粒子——反粒子對" 的形式從能量中創(chuàng)生出來。這些
粒子和反粒子具有正能量，而這些粒子的質(zhì)量產(chǎn)生的引力場具有負(fù)能量（因為靠
得較近的物體比分開得較遠(yuǎn)的物體能量低），宇宙的總能量為零，這保證了能量
守恒不被破壞。零的倍數(shù)仍然為零，在暴漲時期宇宙體積急劇加倍的過程中，可
以制造粒子的總能量變得非常之大，以致于我們的宇宙現(xiàn)在大約擁有1 億億億億億億億億億億（1 后面跟80個零）個粒子。固斯是這樣形容這件事的：" 宇宙是zui*的免費(fèi)午餐！"