2020年4月2日,位于合肥的“东方超环”可控核聚变实验装置,首次实现了“1亿摄氏度情况下,稳定运行10秒”

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这一成就意味着,人类文明距离“成功实现可控核聚变”又近了一步,但目前人造最高温度并不是1亿摄氏度,而是2012年时,高能物理学家们用加速器,生成的5.5万亿摄氏度。

在物理学中,温度是粒子运动速度的外在表现,并不是宏观意义上感觉到的“温度”,正因如此,加速器中的单个粒子,才能达到5.5万亿摄氏度的超高温,且不对宏观世界产生影响。

相比人类在“创造高温”方向上的大踏步前进,“创造低温”的路则要短得多,因为在我们的宇宙中,最低温度就是零下273.15摄氏度,也叫绝对零度。

-273.15,和5.5万亿,这两个数字看上去,后者似乎比前者“更难”,但在物理学中,前者就好像光速一样,你只能无限接近它,但永远不可能达它。

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那么问题来了,人类为什么永远无法达到绝地零度呢?

这个问题涉及到了温度的本质,以及热力学的本质,前面我们已经说过,温度是因为粒子运动才出现的,所以说只要有粒子在运动,就有温度随之产生,

因此想要实现绝对温度,首先就要让所有的粒子停止运动。

在现代物理学中,量子力学的研究范围就是全体微观粒子,而在量子力学中有一个“不确定性原理”,大意是说类似核外电子这样的微观粒子,是无法被同时确定位置和动量的,科学家们只能用概率来描述它们,而无法像在宏观世界一样,精准预测它们的运动速度和范围。

在任何物质都由原子组成,原子又由电子和原子核组成的情况下,无法定位电子就无从“静止”电子,因此电子就会无休止的运动下去,而运动就会带来热量,这种热量极其微弱,阻止了“绝对零度”的出现。

目前物理学家在实验室中用激光制冷,生成过0.5nk的低温,也就是比绝对零度高20亿分之一k,尽管距离“绝对零度”已经如此之近,但物理学家们也知道自己不可能到达“绝对零度”,就像无法达到光速一样。

在量子力学禁止人类生成绝对零度的同时,相对论也禁止人类生成“最高温度”

物理学中的“最高温度”叫普朗克温度,计算出的数值是1.416808(33)×10^32K,迄今为止它只在宇宙大爆炸瞬间出现过。

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如果说绝对零度就是粒子的绝对静止,那么最高温度,就是粒子运动速度的上限,也就是光速。

微观粒子除了光子,其余都是存在静止质量的,所以它们都无法达到光速,这样一来最高温度的实质表现就是“粒子无限接近光速”时,就是最高温度。

温度的上限和下限,真空光速,核聚变质能转化率,这些客观存在的条条框框”,是我们宇宙的“天花板”,人类物理学只能在天花板下大展拳脚,而无法打破它们。