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技術文章
為什么PH儀表有上下限溫度表上只有下限而無上限呢?
點擊次數：2323 發布時間：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
其次現在已經達到的低溫接近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，兩者在性質上基本一致，只不過大
爆炸是發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論述到的宇宙特性。
宇宙在不停地膨脹，星體距離我們越遠，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的，這就是大爆炸奇點，它的密度和
空間——時間曲率均為無窮大，因此一切科學定律在此奇點處*失效。宇宙中
還存在著另一種奇點，它們是由已經" 死亡" 并發生引力坍縮的恒星形成的，其
密度和時空曲率也時無窮大；在其強大的引力場的作用下，即使物體以光速運動
也不能脫離它而逃逸到無窮遠處，我們將這種星體稱為" 黑洞".對黑洞的研究使
我們發現，黑洞沒有毛——一顆不旋轉的黑洞只能是的球體。當使用量子力
學的觀點來研究黑洞得到了驚人的結果——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！
現在讓我們來看看200 億年前發生了什么事情！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），以及少量的質子和中子。此時粒子的能量*，它們相互碰撞并產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。但此時它們的產生率遠大于湮滅率。
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仍然存在。中微子
的質量被認為是零，但1981年前蘇聯和1998、1999年日本的研究顯示，中微子可
能具有微小的質量。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" 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。它們開始結合。
與此同時，大部分正反電子相互湮滅，并產生了更多的光子。大爆炸100 秒
后，溫度降到了10億度，這相當于zui熱的恒星的內部溫度。質子和中子由于強相互作用力（核力）而結合。一個質子和一個中子組成氚核（重氫）；氚核再和一個質子和一個中子形成氦核。根據計算，大約有四分之一的質子和中子轉變為氦核，以及少量更重元素，如鋰和鈹。其余的中子衰變為質子，也就是氫核。幾個鐘頭之后氦和其它元素的產生停止下來。在這之后的100 萬年左右，宇
宙什么也沒有發生，只是膨脹。當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合成原子。由于宇宙存在著小范圍的不均勻，區域
性的坍縮開始發生。其中一些區域在區域外物體引力的作用下開始緩慢的旋轉。
當坍縮的區域逐漸縮小，由于角動量的守恒，它自轉的速度就逐漸加快。當
區域變得足夠小時，自轉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。另外一些區域由于沒有得到旋轉而形成橢圓形星系。這種星系的
整體不發生旋轉，但它的個別部分穩定地繞著它的中心旋轉，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，并進一步收縮形成恒星。恒星由于引力坍縮產生的高溫引發核聚變，聚變產生的能量又抵抗了繼續收縮的趨勢，恒星進入穩定地燃燒。質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的引力。它們甚至會在1 億年這樣短的時間里耗盡自己的燃料。
恒星有時會發生被成為" 超新星" 的巨大噴發，這種噴發令其它一切恒星都
顯得黯淡無光。這時一些恒星在晚期產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的行星，我們的地球也是其中之一。
對于宇宙的起源，我們仍然有很多問題：*、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
宇宙非常光滑和規則，而從概率上來講，紊亂的和無規則宇宙的數量應該占
優勢，因為宇宙初始狀態的選擇是隨機的。我們為何恰巧遇到這樣渺茫的幾率呢？為了解釋這些現象，麻省理工學院的學者阿倫。固斯提出了" 暴漲宇宙模型
".他認為早期的宇宙不是象現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遠小于1 秒鐘的時間里增大了100 萬億億億（1 的后面跟30個0 ）倍。
固斯認為，大爆炸的狀態是非常熱和相當紊亂的。這些高溫表明宇宙中的粒
子具有*的能量。在如此的高溫下，強相互作用力、弱相互作用力和電磁力都
被統一成為一個力；當宇宙膨脹并變冷，力之間的對稱性由于粒子能量降低而被
破壞，強力、弱力和電磁力變得彼此不同。這就好象液態水在各個方向上性質都
相同，而結冰形成晶體后，就變成了各向異性，水的對稱性在低能態被破壞了。
當宇宙暴漲時，它所有的不規則性都被抹平，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。在
量子理論里，粒子可以從" 粒子——反粒子對" 的形式從能量中創生出來。這些
粒子和反粒子具有正能量，而這些粒子的質量產生的引力場具有負能量（因為靠
得較近的物體比分開得較遠的物體能量低），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*的免費午餐！"
低溫的下限不是-172
首先因為沒帶單位
其次現在已經達到的低溫接近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，兩者在性質上基本一致，只不過大
爆炸是發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論述到的宇宙特性。
宇宙在不停地膨脹，星體距離我們越遠，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的，這就是大爆炸奇點，它的密度和
空間——時間曲率均為無窮大，因此一切科學定律在此奇點處*失效。宇宙中
還存在著另一種奇點，它們是由已經" 死亡" 并發生引力坍縮的恒星形成的，其
密度和時空曲率也時無窮大；在其強大的引力場的作用下，即使物體以光速運動
也不能脫離它而逃逸到無窮遠處，我們將這種星體稱為" 黑洞".對黑洞的研究使
我們發現，黑洞沒有毛——一顆不旋轉的黑洞只能是的球體。當使用量子力
學的觀點來研究黑洞得到了驚人的結果——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！
現在讓我們來看看200 億年前發生了什么事情！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），以及少量的質子和中子。此時粒子的能量*，它們相互碰撞并產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。但此時它們的產生率遠大于湮滅率。
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仍然存在。中微子
的質量被認為是零，但1981年前蘇聯和1998、1999年日本的研究顯示，中微子可
能具有微小的質量。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" 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。它們開始結合。
與此同時，大部分正反電子相互湮滅，并產生了更多的光子。大爆炸100 秒
后，溫度降到了10億度，這相當于zui熱的恒星的內部溫度。質子和中子由于強相互作用力（核力）而結合。一個質子和一個中子組成氚核（重氫）；氚核再和一個質子和一個中子形成氦核。根據計算，大約有四分之一的質子和中子轉變為氦核，以及少量更重元素，如鋰和鈹。其余的中子衰變為質子，也就是氫核。幾個鐘頭之后氦和其它元素的產生停止下來。在這之后的100 萬年左右，宇
宙什么也沒有發生，只是膨脹。當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合成原子。由于宇宙存在著小范圍的不均勻，區域
性的坍縮開始發生。其中一些區域在區域外物體引力的作用下開始緩慢的旋轉。
當坍縮的區域逐漸縮小，由于角動量的守恒，它自轉的速度就逐漸加快。當
區域變得足夠小時，自轉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。另外一些區域由于沒有得到旋轉而形成橢圓形星系。這種星系的
整體不發生旋轉，但它的個別部分穩定地繞著它的中心旋轉，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，并進一步收縮形成恒星。恒星由于引力坍縮產生的高溫引發核聚變，聚變產生的能量又抵抗了繼續收縮的趨勢，恒星進入穩定地燃燒。質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的引力。它們甚至會在1 億年這樣短的時間里耗盡自己的燃料。
恒星有時會發生被成為" 超新星" 的巨大噴發，這種噴發令其它一切恒星都
顯得黯淡無光。這時一些恒星在晚期產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的行星，我們的地球也是其中之一。
對于宇宙的起源，我們仍然有很多問題：*、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
宇宙非常光滑和規則，而從概率上來講，紊亂的和無規則宇宙的數量應該占
優勢，因為宇宙初始狀態的選擇是隨機的。我們為何恰巧遇到這樣渺茫的幾率呢？為了解釋這些現象，麻省理工學院的學者阿倫。固斯提出了" 暴漲宇宙模型
".他認為早期的宇宙不是象現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遠小于1 秒鐘的時間里增大了100 萬億億億（1 的后面跟30個0 ）倍。
固斯認為，大爆炸的狀態是非常熱和相當紊亂的。這些高溫表明宇宙中的粒
子具有*的能量。在如此的高溫下，強相互作用力、弱相互作用力和電磁力都
被統一成為一個力；當宇宙膨脹并變冷，力之間的對稱性由于粒子能量降低而被
破壞，強力、弱力和電磁力變得彼此不同。這就好象液態水在各個方向上性質都
相同，而結冰形成晶體后，就變成了各向異性，水的對稱性在低能態被破壞了。
當宇宙暴漲時，它所有的不規則性都被抹平，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。在
量子理論里，粒子可以從" 粒子——反粒子對" 的形式從能量中創生出來。這些
粒子和反粒子具有正能量，而這些粒子的質量產生的引力場具有負能量（因為靠
得較近的物體比分開得較遠的物體能量低），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*的免費午餐！"