Ali obstaja omejitev temperature? Kaj je najvišja temperatura na zemlji?

Če iz nečesa vzamete vso energijo, boste dosegli absolutno ničlo, najnižjo temperaturo v vesolju (ali skoraj absolutno nič, bolj, boljšo). Toda kaj je najvišja temperatura? "Nič ni izgubljeno. Vse se spreminja," je dejal Michael Ende. Mislim, da se je veliko ljudi spraševalo o najvišji možni temperaturi in ni našlo odgovora. Če je absolutna nič, mora biti absolutna ... kaj?

Vzemite klasičen eksperiment: kapljico barvila v vodi z različnimi temperaturami. Kaj bomo videli? Višja kot je temperatura vode, hitreje se porazdeli po celotni količini vode..

Zakaj se to dogaja? Ker je temperatura molekul neposredno povezana s kinetičnim gibanjem - in hitrostjo - vključenih delcev. To pomeni, da je v vodi bolj vroča, posamezne vodne molekule se gibljejo z večjo hitrostjo, kar pomeni, da se delci živilskega barvila hitreje prenašajo v vroči vodi kot v hladni vodi..

Če ste ustavili ves ta promet - vse je pripeljalo do idealnega stanja počitka (celo za premagovanje zakonitosti kvantne fizike za to) - potem bi dosegli absolutno ničlo: najhladnejšo možno termodinamično temperaturo.

Kaj pa, če gremo v drugo smer? Če segrejete sistem delcev, se bodo očitno premikali hitreje in hitreje. Ampak, ali obstaja omejitev, koliko jih lahko ogrevate, ali obstaja kakšna katastrofa, ki bi vam preprečila ogrevanje po določeni omejitvi.?

Pri temperaturi tisoč stopinj tople, ki jih prenesete v molekule, boste začeli uničevati same vezi, ki držijo molekule skupaj, in če boste še naprej zviševali temperaturo, se bodo elektroni začeli ločevati od atomov. Prejeli boste ionizirano plazmo, ki jo sestavljajo elektroni in atomska jedra, v katerih ne bo nevtralnih atomov.

Še vedno je razlog: imamo ločene delce - elektrone in pozitivne ione - ki bodo skočili pri visokih temperaturah, upoštevajoč običajne fizikalne zakone. Lahko dvignete temperaturo in počakate na nadaljevanje..

Z nadaljnjim povišanjem temperature posamezne entitete, ki so vam znani kot "delci", začeli zlomiti. Na približno 8 milijardah stopinj (8 x 10 ^ 9) boste spontano proizvedli parne snovi - antimaterije - elektrone in pozitrone - iz surove energije trkov delcev..

Pri 20 milijardah stopinj Atomska jedra se bodo spontano razpadla na ločene protone in nevtrone. Pri 2 trilijonu stopinj bodo protoni in nevtroni prenehali obstajati in pojavili se bodo osnovni delci, njihove sestavine - kvarki in gluoni, njihove vezi pri tako visokih energijah ne bodo več zdržale..

Pri približno 2 kvadrilionih stopinjah Začeli boste proizvajati vse znane delce in antipartikle v velikih količinah. Toda to ni zgornja meja. V teh mejah se dogaja veliko zanimivih stvari. Vidite, to je energija, pri kateri lahko proizvedete Higgsov bozon, in s tem energijo, pri kateri lahko obnovite eno od temeljnih simetrij v vesolju: simetrijo, ki daje delcu počitek..

Z drugimi besedami, Takoj, ko sistem segrejete do te meje energije, boste ugotovili, da so vsi vaši delci zdaj brezmasni in letijo s hitrostjo svetlobe. Kaj je za vas mešanica snovi, antimaterije in sevanja, bo postala čisto sevanje (bo se obnašalo tako), medtem ko preostala snov, antimaterija, ali ne.

In to ni konec. Sistem lahko segrevate na še višje temperature, in čeprav se vse v njem ne bo hitreje gibalo, bo napolnjeno z energijo, tako kot so radijski valovi, mikrovalovne pečice, vidna svetloba in rentgenski žarki (in vsi se premikajo s hitrostjo svetlobe) oblika svetlobe če imajo popolnoma drugačno energijo. Morda se rodijo delci, ki so nam neznani, ali pa se pojavijo novi zakoni (ali simetrije) narave. Morda misliš, da je dovolj, da se ogreva in ogreva vse do neskončne energije, da bi ugotovila, vendar ni bilo tam. Obstajajo trije razlogi, zakaj to ni mogoče..

V celotnem opazovalnem vesolju obstaja le končna količina energije. Vzemite vse, kar obstaja v našem prostoru-času: vsa snov, anti-materija, sevanje, neutrino, temna snov, celo energija, ki je lastna kozmosu. Obstaja okoli 10 ~ 80 delcev navadne snovi, okoli 10 ^ 89 nevtrinov in antineutrinov, malo več kot fotoni, plus vsa energija temne snovi in ​​temne energije, porazdeljeni v polmeru 46 milijard svetlobnih let opazovanega vesolja, katerega središče je v našem položaju.

Toda tudi če ste vse spremenili v čisto energijo (z uporabo E = mc ^ 2), in tudi če ste uporabili vso to energijo za ogrevanje vašega sistema, ne bi dobili neskončne količine energije. Če vse to postavite v en sam sistem, boste dobili ogromno količino energije, ki je enaka približno 10 degrees 103 stopinjam, vendar to ni neskončno. Izkazalo se je, da ostane zgornja meja. Toda preden pridete do nje, boste imeli še eno oviro..

Če vključite preveč energije v katerem koli omejenem prostoru prostora boste ustvarili črno luknjo. Običajno o črnih luknjah razmišljate kot o ogromnih, masivnih, gostih predmetih, ki lahko pogoltnejo horde planetov: ne motijo, so brezskrbni, preprosti. Dejstvo je, da če damo enemu samemu kvantnemu delcu dovolj energije - tudi če je to brezmasni delček, ki se giblje s hitrostjo svetlobe - se bo spremenil v črno luknjo. Obstaja lestvica, na kateri bo samo nekaj z določeno količino energije pomenilo, da delci ne bodo delovali kot ponavadi, in če dobite delce s to energijo, ki ustreza 22 mikrogramom s formulo E = mc ^ 2, lahko pridobite energijo. na 10 ^ 19 GeV, preden vaš sistem ne želi postati bolj vroč. Začeli se boste pojavljati črne luknje, ki se bodo takoj razkrojile v stanje nizkoenergetskega toplotnega sevanja. Izkazalo se je, da je ta energetska meja, Plankova meja, zgornja za vesolje in ustreza temperaturi 10 ^ 32 kelvinov. To je precej nižje od prejšnje meje, saj je končno ne samo vesolje, ampak tudi črne luknje so odvračilne. Vendar to ni vse: obstaja omejitev in še več.

Pri določeni temperaturi boste sprostili potencial, ki je vodil naše vesolje do kozmične inflacije, širitve. Tudi v času Velikega poka je bilo vesolje v eksponencialnem stanju, ko se je prostor razširil kot vesoljski balon, le eksponentno. Vsi delci, antipartikli in sevanje so se hitro ločili od drugih kvantnih delcev snovi in ​​energije in ko se je inflacija končala, je prišel Big Bang..

Če dosežete temperature, da bi vrnili stanje inflacije, pritisnete gumb za ponovni zagon v vesolju in njegovo prihodnost, povzročite inflacijo, nato Big Bang in tako naprej. Če še niste dosegli, razmislite: če pridete do te temperature in povzročite želeni učinek, ne boste preživeli. Teoretično se to lahko zgodi pri temperaturah reda 10 ~ 28 - 10 ^ 29 Kelvinov, kar je le teorija..

Izkazalo se je, da lahko zlahka dosežete zelo visoke temperature.. Čeprav se bodo fizični fenomeni, na katere ste navajeni, razlikovali v podrobnostih, lahko še vedno dosežete višje in višje temperature, vendar le do točke, po kateri boste uničili vse, kar vam je drago. Toda ne bojte se velikega hadronskega trkalnika. Tudi pri najmočnejšem pospeševalniku delcev na Zemlji dosegamo energije, ki so 100 milijard krat nižje od tistih, ki so potrebne za univerzalno apokalipso..