为什么宇宙最高温是1.4亿亿亿亿度，而最低温是-273.15度？

宇宙最高温度是1.4亿亿亿亿度，为何最低温却只有-273度？~

理论上，温度并不存在上限，温度能够达到任意高的程度，可以远超1.4亿亿亿亿度。但温度存在一个理论下限，大约为-273.15摄氏度。那么，为什么温度没有上限？为什么宇宙中出现过的最高温度是1.4亿亿亿亿度？为什么温度又会有下限呢？

事实上，所有这些问题与温度的产生机制有关系。无论什么物体，从微观角度来看，它们都由原子、分子或者离子组成。根据相对论和量子力学，构成物体的各种粒子不是绝对静止的。因为相对论表明，宇宙中的参照系都是平权的，没有绝对静止的参照系。而且不确定性原理也禁止出现绝对静止的情况，一旦粒子绝对静止，它们的不确定性消失，其位置和动量会被完全确定下来。
因此，粒子必然会做永不静止的热运动。粒子热运动会让宏观物体产生热量，为了衡量这种冷热程度，就需要温度这个参数。粒子热运动的剧烈程度越大，平均动能越大，宏观物体的温度就越高。

理论上，当粒子热运动完全停歇时，温度将会达到最低的绝对零度。根据实验的测量，可以计算出最低温度约为-273.15摄氏度。在热力学中，最低温度被定义为0开氏度。
另一方面，虽然狭义相对论禁止有质量粒子的运动速度达到光速，但这并不意味着它们的动能不会无限增加。根据狭义相对论，随着粒子的运动速度无限趋于光速，它们的动能也会趋于无穷大，所以温度也会随之趋于无限高。

但在宇宙中，温度从来没有达到过无限高。根据标准宇宙模型，宇宙的最高温度出现在138亿年前宇宙创生的最初时刻，这个温度是普朗克温度，其大小约为1.4×10^32度，即1.4亿亿亿亿度。
在普朗克温度下，宇宙中已知的一切物质、原子和基本粒子都无法存在，已知的四种基本力将会统一在一起。在现有的理论中，人类所能理解和描述的最高温度是普朗克温度。如果想要知道比普朗克温度更高的温度是怎样的，需要量子引力理论。但迄今为止，广义相对论还未能完成量子化，它尚未与量子力学相统一。

在中国古代有一个对于“宇宙”的定义：上下四方曰宇，往古来今曰宙。翻译过来就是宇宙的“宇”代表的是空间，宇宙的“宙”代表的是时间。也就是说，宇宙是时间和空间的集合。现代科学中对于宇宙的定义其实和古代中国学者的定义是很接近了，具体来说就是：宇宙是所有时间、空间与其包含的内容物所构成的统一体。

所以，当我们要了解这个宇宙的最高温和最低温时，我们就需要从整个宇宙尺度来看。在整个尺度下，宇宙是存在着最高温和最低温度的，其中最高温是1.4*10^32K（1.4亿亿亿亿K，K是温度的单位卡尔文），最低温度是绝对零度0K，也就是零下273.15℃。

首先，我们想说说这个最高温度到底是咋回事？
宇宙大爆炸第一瞬间的温度关于宇宙起源和演化的理论被称为标准宇宙模型，如今也被叫做Λ-DCM模型，其中Λ代表暗能量，DCM代表冷暗物质，这个模型的基础是宇宙大爆炸模型。按照这个理论，我们知道，宇宙起源于138.2亿年前的一场大爆炸。关于这场大爆炸，我们如今所掌握的关键证据一共有三点：
哈勃观测到的星系红移宇宙微波背景辐射氦元素丰度

大爆炸起始于一个奇点，如今的物理学无法描述这个奇点。我们只知道，从大爆炸之后，宇宙空间开始剧烈的膨胀，在极其短的时间内，膨胀到了原来的10^30倍。

不仅如此，宇宙大爆炸最早的温度也是我们所处的这个宇宙的最高温度，随着宇宙空间的剧烈膨胀，温度开始剧烈下降。在我们如今的认知中，时间变化的最小单位是普朗克时间(5.39^-44s）。

宇宙大爆炸的第一瞬间的温度就是宇宙大爆炸后普朗克时间（5.39^-44s）对应的温度，这个温度也被称为普朗克温度。我们可以通过理论计算得到这个温度的数值，也就是1.4*10^32K（1.4亿亿亿亿卡尔文），这就是宇宙的最高温度。

这个最高温度来自于炙热的奇点大爆炸，随着大爆炸的进行，温度一直在下降，到如今这个温度已经很低很低，接近于绝对零度，我们目前还可以利用探测器探测到这个余温，大概是2.7K，仅仅比绝对零度高2.7度，是遍布全天的背景辐射，于是也被叫做宇宙微波背景辐射。

了解了宇宙中的最高温度，那宇宙的最低温度绝对零度又是咋来的呢？
绝对零度要了解绝对零度，我们就首先需要先了解一下：温度。我们可以先从微观的角度来理解温度。我们都知道万物都是由粒子构成的，比如：分子，原子，电子等等。这些粒子实际上不是一动不动的，相反，它们时时刻刻在动。
科学家就发现，我们无法一个个去描述这些粒子，只能用统计学的方法，描述整体的情况。当这些粒子整体运动得更加剧烈，那温度就会升高，反之，当这些粒子整体运动得不那么剧烈，那温度就会降低。
于是，从微观角度来看，我们就会发现，用粒子的平均动能就可以来描述温度的情况。因此，温度的本质实际上是粒子热运动的剧烈程度。
了解的微观尺度下温度的定义，我们就不难发现，但粒子的平均动能接近于最小值时，那么对应的温度就应该是最低温度。于是，科学家通过理论计算，其实就可以得到在粒子平均动能最小时，对应的温度是零下273.15度。

这里要强调一下，很多人会认为，这个绝对零度对应的不就是粒子都不动时的温度吗？粒子都不动，平均动能不也就为0了吗？
答案其实是否定的，绝对零度时，粒子实际上也还在动。按照热力学定律，绝对零度是无法触达的，所以我们测不到绝对零度，只能通过理论得到。而在量子力学中存在着一个基石理论叫做不确定性原理，也有的人把这个理论翻译是叫做测不准原理。这是物理学家海森堡提出来的，他发现，粒子的两个参数，动量和位置是没有办法同时测准的。测准了动量，位置就不准了；测准了位置，动量就没法测准了。

说白了，我们根本没有办法同时知道粒子的速度和位置，这是由粒子本身的属性所决定。如果粒子静止不动，那我们就可以同时知道它的位置和速度，这是违反量子力学的理论的。因此，实际上，绝对零度时，粒子其实还是在小范围内振动的，而不是完全不动了。

温度是人类描述自然界中物质的物理性质的七大物理量之一，它描述的是大量粒子的热运动的剧烈程度，宏观上表现为物体的冷热程度。物质是由大量粒子构成的，温度本质上就是物质内部分子、原子等粒子的平均动能的体现，体系中的平均动能越高，温度也就越高。

在我们的认知中，最热无非就是恒星上。恒星就是一个大火球，以太阳为例，其表面的温度大约为5500摄氏度，其内部的核心温度为1500万摄氏度，而某些超大质量恒星内部的温度可以达到数10亿度。

实际上，宇宙中既存在温度下限，也存在温度上限。

温度的上限

宇宙中的最高温度是普朗克温度，它是138亿年前宇宙大爆炸开始后第1个普朗克时间内的宇宙温度。

普朗克时间，即5.4×10^-44秒，这是量子世界中的最小时间间隔，没有比这更短的时间了。大爆炸发生后的那一个普朗克时间内，宇宙的尺度几乎为0，宇宙中所有的质能都集中在这个微小的维度内，此时的温度和压力也是最高的，这个宇宙中曾经存在的最高温度理论上可达1.42×10^32摄氏度，即1.4亿亿亿亿摄氏度。

宇宙在大爆炸之前还是一个奇点，那时时空曲率无限大，密度无限大，因此有观点认为宇宙在那时的温度也是无限高。可在那种状态下，物质以什么状态存在，是否还具有粒子的形态，是否还能保持运动状态，这些我们都不清楚，这种状态下应该就不存在温度这个概念了。

温度的高低与粒子的热运动的剧烈程度有关，如果体系中粒子的平均动能无限大，是否意味着温度就能无限高呢？

如图所示，不同温度下粒子的运动速度不同，温度越高，运动越剧烈。

根据相对论，任何粒子的运动速度都不可能达到或者超过光速，只能无限接近于光速。当粒子的速度趋近于光速时，动能会趋于无限大，按理来说，温度也会趋于无限大。实际上，在此过程中，粒子的质量也会趋于无限大，当超过某个临界值时，便会坍缩成为黑洞。此时，物质陷入时空奇点内，也就没有温度概念了。这个临界值便是粒子的普朗克质量，它是粒子的康普顿波长等于其史瓦西半径时的质量。故而，这个宇宙中的理论最高温被称之为普朗克温度。

温度的下限

宇宙中的最低温度是指绝对零度，即零下273.15℃。

静止是相对的，不存在绝对的静止状态。物质是由粒子构成的，而这些粒子在永不停息的做无规则的热运动。微观粒子都具有不确定性，其位置和动量永远处于不断的变化之中，其平均动能永远不可能为0。这意味着，任何物质的温度都不可能达到绝对零度。绝对零度不可达，这便是热力学第三定律。

如图所示，在零下200多度的超低温状态下，导体将会表现出超导特性。

早在上世纪70年代，科学家便使用激光形成光阱，将粒子困在其中，限制其运动，这被称之为激光冷却技术。它能够在极小的空间范围内将物质的温度降到极其接近绝对零度的状态，但仍然无法达到绝对零度。在宇宙中，某些星云的温度就十分接近绝对零度。

此图为激光冷却技术原理示意图。

之所以会出现-273.15这个数值，与我们采用的温标有关。在日常生活中，我们以标准大气压下，冰水混合物的温度为0℃，水的沸点为100℃，正是这样才有那个-273.15℃。如果我们将绝对零度定义为温标的零点，那么宇宙中的最低温度将是0开尔文，也就不会出现负数了。这种温标被称之为热力学温标。

结语

简单来说，温度与基本粒子的运动快慢有关，下限就是粒子停止运动，上限就是粒子的运动极限。但不管是最高温，还是最低温，都只能存在于理论上。

不过，目前还没有实验能够使物质的温度降到绝对零度，正如还没有发现物质的运动速度能够超过真空中的光速，所以这个观点还是十分牢靠的。

相较之下，目前在实验室中所达到的最高温度是欧洲强子对撞中心粒子碰撞时所产生的温度，高达10万亿摄氏度，但与理论上限相差甚远。其实，永远不可能再现宇宙大爆炸那一刹那所存在的历史最高温了，除非再来一次宇宙大爆炸。

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因为-273.15度的时候物质就会静止，而1.4亿亿亿亿度的时候就达到了最高温的极限，所以宇宙最高温是1.4亿亿亿亿度，而最低温是-273.15度。

物体的温度和物体内部粒子的平均动能有关。当动能达到最低时，此时对应的温度就是-273.15度。因为粒子的动能可以无限提高，所以最高温度能达到1.4亿亿亿亿度。

因为宇宙的最高温度是太阳，太阳的表面温度很高，最低温度就是太空中的温度，因为在真空条件下空气会被压缩所以温度会更低

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华坪县19594094890： 宇宙最高温度是多少?为何最低温却只有 - 273度? - ？
一蓉复方： 最高温度据说在宇宙大爆炸那一刻,温度达到无穷大;宇宙大爆炸后10负44次方秒,温度约为1亿亿亿亿度,然后逐渐下降.最低温度为绝对零度,是-273.15摄氏度,这个低温是达不到的.因为从根本上来讲,温度的产生就是由组成物质的最基础单位,也就是分子或原子之间的震动而产生的.也就是说,物质内分子和原子振动的越快,温度就越高,反之,振动得越慢,温度就越低.而当物质内的分子和原子处于完全静止的状态时,也就达到了绝对零度,也就是零下273.15度.这也就是最低温度了.而我们都知道,任何物质的分子和原子不会处于完全静止的状态,只是振动缓慢而已.既然分子和原子不可能处于绝对静止的状态,自然也就不可能达到绝对零度.

华坪县19594094890： 在宇宙中温度最高是多少!最低是多少! - ？
一蓉复方： 宇宙最高温度——10000亿亿亿℃ 宇宙大爆炸、奇点、黑洞蒸发 宇宙大爆炸那一刻,温度达到无穷大;宇宙大爆炸后10负44次方秒,温度约为1亿亿亿亿度;宇宙大爆炸后10负36次方秒,宇宙温度继续下降,当时的温度约为10000亿亿亿度;...

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华坪县19594094890： 最低温度为273.15k,那最高温度是多少呢? 谢谢 - ？
一蓉复方： 根据“大爆炸”理论,宇宙大爆炸那一刻,温度达到无穷大;宇宙大爆炸后10^-44秒,温度约为1亿亿亿亿度;宇宙大爆炸后10^-36秒,宇宙温度继续下降,当时的温度约为10000亿亿亿度;宇宙大爆炸后10^-32秒,温度约为1亿亿亿度;宇宙大...

华坪县19594094890： 宇宙大爆炸时的初始温度是多少度? - ？
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华坪县19594094890： 好奇百度了一下宇宙最高温度是多少 - ？
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华坪县19594094890： 宇宙中的温度是多少啊? - ？
一蓉复方： 您的这个问题范围有点大,宇宙的各个地方温度是不一样的 比如在太阳表面温度是6000℃而冥王星的表面温度却只有-240℃ 我想宇宙中某一个点的温度应该和他处于发热或发光体等热源的距离有关系吧,所以无法有很精确的答案 另外有一些温...