太阳表面温度5000摄氏度及其对地球物质的影响

-273.15摄氏度的绝对零有多可怕？一旦出现，宇宙可能就终结了

作者 东邪

日常生活中，气温超过30摄氏度就会让人感到炎热，体温超过37.5摄氏度就会引起发烧，超过100摄氏度的开水就足以灼伤人的皮肤。对于人类来说，这些温度都算高温，但在太阳面前，这些温度甚至可​​以忽略不计，因为根据科学家的估算，太阳表面的温度至少有5000摄氏度，而其核心的温度高达1500万摄氏度。

太阳表面5000摄氏度是什么概念？地球上最耐热的物质是铪合金。标准大气压下的熔点为4200摄氏度。这意味着地球上任何靠近太阳表面的物质都会立即融化或蒸发。不过，科学家表示，这并不是宇宙温度的上限。准确地说，宇宙的温度没有上限，因为科学家在实验室中创造了数亿摄氏度的温度。

宇宙温度有一个下限，理论上绝对为零。之所以被称为“理论温度”，是因为科学家还无法创造出这样的温度，宇宙中还没有发现绝对零。那么什么是绝对零呢？为什么人类不能创造这样的温度呢？

温度的本质是什么？

温度是人类定义的一个概念。从宏观上看，它是物体冷热状态的指标。从微观层面来说，它是分子运动强度的指标。 1827年，英国植物学家布朗通过实验发现了布朗运动，即悬浮在液体或气体中的粒子会继续无规律地运动，而且这种运动永远不会停止。后来科学家根据布朗运动，即分子的不规则运动，进一步揭示了温度的本质。

分子运动需要动能，当分子获得足够的动能时，它们就会进行不规则的运动。随着获得的动能增加，不规则运动的强度也增加。分子之间的不规则运动会引起分子之间的碰撞，碰撞会产生热量。虽然单个分子碰撞产生的热量可以忽略不计，但大量分子碰撞产生的热量却不可忽略，引发温度升高。

那么哪些因素可以增加分子的动能呢？最常见的自然因素是阳光。太阳辐射越强，空气中气体分子的碰撞就越剧烈，产生的外部热量就越多，进而导致温度升高，人体感到炎热。同样的道理，如果分子不能获得足够的动能，它们的不规则运动就会减慢或减少，从而导致碰撞产生的热量减少，这在宏观层面上表现为温度的降低。

绝对零是什么概念？

绝对零是一个物理概念，是温度的最低极限，数值上等于负273.15摄氏度。同时，绝对零也是热力学中的最低温度。 19世纪，物理学家威廉·汤姆森·开尔文提出了绝对零的概念。后来热力学在他之后定义了温标的单位，即开尔文（K），因此科学家们也将绝对零定义为温标的开始，即0开尔文。

如上所述，温度的本质是分子的无规则运动。当分子和其他粒子停止运动时，就会出现绝对零。那么地球上或者宇宙中是否存在静止的粒子呢？答案是否定的，因为运动是绝对的，静止是相对的。那么问题来了，温度需要通过介质传播，而太阳和地球之间的空间几乎没有任何物质。太阳如何将热量传递给地球？

太阳是如何“加热”地球的？

许多人认为阳光本身携带巨大的热量。它照射地球物质并将热量传递给地球物质。但事实上，地球的热量是自己产生的，太阳起着赋能的作用。太阳内部的核聚变会向外部产生大量的辐射，这些太阳辐射会扩散到周围的行星上。当部分太阳辐射进入地球时，辐射中的光子与地球内部的分子碰撞，导致内部分子获得加速动能。

这种现象在地球局部地区不会发生。整个地球都笼罩在太阳的辐射之下。因此，地球内部的所有分子都会受到太阳光子的撞击，然后加速。分子间的不规则运动加剧，导致分子间错位。碰撞更加激烈。根据能量守恒定律，分子在撞击的瞬间损失了动能，而这种损失的动能又转化为热能。这就是撞击和摩擦产生热量的原因，也是地球内部持续产生热量的原因。

从这个角度来看，太阳之所以加热地球，并不是因为太阳光直接向地球物质施加热量，而是因为太阳光子给出能量使分子加速，从而加剧了地球分子之间的不规则运动。也就是说，太阳传输到地球的不是它释放的热量，而是它的辐射。

为什么太空温度这么冷？

太阳除了向地球发射辐射外，还向太阳系中的其他行星发射辐射。然而，由于距离的原因，越近的行星接收到的辐射越多，而越远的行星接收到的辐射越少。但无论是哪颗行星，我们都会发现行星与太阳之间的空间温度很低，低至-272摄氏度，比较接近绝对零，但是行星可以通过以下方式加热：太阳。这是为什么呢？

其实这个问题的答案上面也提到了，因为太阳并不是直接将热量传递给分子，而是传递给分子加速的能量。对于地球如此，对于宇宙中的其他行星和分子粒子也是如此。但不同的是，宇宙的状态接近于真空，即几乎不存在分子粒子。因此，太阳辐射无法在宇宙中找到提供能量的物体，进而阻止宇宙产生更高的温度。

这个问题还是可以回到温度的本质来解释。分子的不规则运动导致温度的变化，而宇宙中大部分空间处于接近真空的状态，即几乎不存在物质分子。由于没有物质分子，辐射中的光子在真空中无法发挥作用。无论辐射有多强，宇宙中分子的热运动都很低，因此始终保持超低温。

人类为什么不能创造绝对的零？

首先，由于温度的性质，人类根本无法阻止分子粒子的移动。一方面是因为我们还缺乏对微观世界的认识，另一方面是因为我们缺乏对微观世界进行操作的能力。事实上，历史上科学家也曾尝试过创造绝对零，但最终都失败了。 1926年，科学家首次将温度降低至0.71开尔文，这是当时地球上的最低温度。

1933年，另一位科学家成功将温度降低到0.27开尔文，打破了此前的最低温度记录。但从此时起，最低温度一直保持在0.27开尔文。直到1957年，国外科学家才创下了0.00002开尔文的超低温记录，再次刷新了最低温度的新纪录。随着微观物理研究的深入，现代物理学家已经能够利用原子核的绝热退磁方法获得较低的温度，即百万分之三十开尔文。

虽然这个温度已经是世界上最低的温度，但从科学的角度来看，它并不是绝对的零。许多科学家认为，只能逼近绝对零，但无法达到。这是因为微观世界中分子的运动有多种情况，即分子平动、分子旋转、分子振动、电子运动和核运动。目前人类只能阻止分子的平移和旋转，而无法阻止分子的振动、电子运动和核运动。

可见，分子的运动是无法停止的，只会以另一种方式重新开始运动。

宇宙会以绝对零结束吗？

虽然不可能做到绝对零，但是如果出现了绝对零，意味着什么？有些人认为这将意味着宇宙的终结。根据大爆炸模型，宇宙始于138亿年前的一次奇点爆炸，并不断膨胀、膨胀。经过138亿年的努力才形成了现在的宇宙。但科学家发现，虽然宇宙在不断膨胀，但其膨胀速度却在不断减慢，这说明宇宙整体分子运动也在减慢。

众所周知，要让一锅冷水沸腾，就需要不断加热。冷水烧开后，停止加热。沸腾的水很快就会恢复平静，并随着时间的推移逐渐冷却。同样，宇宙也是从一次特殊的奇点爆炸中诞生的。这次爆炸让宇宙获得了无限的能量并向外膨胀。但这样的爆炸只会发生一次。如果宇宙想要继续膨胀，就必须有源源不断的能源来为其提供动力。

科学家们还没有在宇宙中发现这种能源，这意味着宇宙最终可能会停止运转。因此，有科学家推测，绝对零可能就是宇宙发展的终结。如果科学家的推测与实际情况相符，那么这也可以解释为什么人类一直没能创造出绝对的零。因为人类的能力还无法阻碍宇宙的发展趋势，所以我们只能窥探宇宙发展背后的原因。

总而言之，人类在宇宙面前仍然是极其渺小的。我们或许能够探究一些事物和现象的本质原因，但我们无法改变它们的发展轨迹。就像我们知道温度的本质，但我们无法创造最低温度一样。