从绝对零度到普朗克温度,温度有多宽
向下滚动 · 从 100 皮开尔文到 1.42×10³² K,23 个参照物,跨 42 个数量级
最低温纪录
1999 年芬兰实验室把铑核自旋冷到 100 皮开尔文
玻色-爱因斯坦凝聚
几百万个原子挤进同一个量子态,1995 年首次实现
稀释制冷机
量子计算机芯片泡在里面,比深空还冷 180 倍
宇宙微波背景
大爆炸留下的余温,均匀铺满整个宇宙
液氦
一个大气压下氦的沸点,超导磁体的冷却剂
液氢
火箭发动机的低温推进剂
液氮
实验室最便宜的冷源,液氮冰淇淋同款
南极最低纪录
1983 年沃斯托克站测得 −89.2 ℃
地球平均气温
工业化前约 287 K,一百多年已升约 1.2 ℃
人体体温
37 ℃,体内酶活性的最佳工作点
水的沸点
标准大气压下 100 ℃,高原上不到 90 ℃
家用烤箱
230 ℃ 预热,烤面包的标准温度
金星表面
温室效应失控的地表,464 ℃ 能熔铅
篝火炭层
木炭充分燃烧时的温度,暗橙色光
铁的熔点
1538 ℃,高炉炼铁与铸造的门槛
白炽灯丝
钨丝烧到黄白色才发光,效率只有 5%
太阳表面
光球层有效温度,约 5505 ℃
闪电通道
约 3 万 K,比太阳表面热 5 倍
太阳日冕
比表面反常地热几百倍,至今未有定论
托卡马克等离子体
核聚变点火温度,比太阳核心还热 6 倍
超新星核心
铁核塌缩瞬间的温度,元素在此锻造
LHC 重离子对撞
2012 年创下最热人造温度纪录
普朗克温度
物理学允许的温度上限,宇宙诞生 10⁻⁴³ 秒内
现在这个温度是什么概念
人体 37 ℃——酶活性最好的工作点,偏离几度就开始报警。
温度到底是什么
温度不是"热的多少",而是粒子热运动的剧烈程度。绝对零度(0 K)是粒子热运动的量子力学下限,永远达不到,只能逼近——目前纪录是 100 皮开尔文(比绝对零度高亿分之一亿度)。而"负温度"并不是更冷,是特定量子系统比无限热还热的奇特状态。
为什么开尔文比摄氏度好用
物理公式(理想气体、热辐射)里温度必须从绝对零度起算,用摄氏度会算出负数体积这样的荒谬结果。开尔文与摄氏度的间隔完全相同,只差一个 273.15 的平移;2019 年起开尔文由玻尔兹曼常数精确定义,任何实验室都能复现。
比太阳表面还热有什么用
托卡马克把等离子体烧到 1 亿 K,让氢核克服静电排斥聚变放能——这正是太阳核心的能量来源,但地球上没有引力压强,只能靠温度硬顶。LHC 重离子对撞造出 5.5 万亿 K,短暂复现了宇宙诞生后百万分之一秒的"夸克汤"。
常见问题
热力学第三定律:降温需要把热量从冷处搬到更冷处,越接近绝对零度效率越低,需要无限步才能到底。
约 1.42×10³² K。超过它,现有物理理论失效——能量密度大到足以形成微型黑洞,量子引力必须登场。
至今未解。主流假说是磁重联与阿尔芬波把能量从内层输运到稀薄的外层,帕克探测器正在近距离验证。
理论上有普朗克温度这个上限;实践中对撞机、聚变装置都在逼近但远远没到。