Постоји ли ограничење температуре? Која је највиша температура на земљи?

Ако узмете сву енергију из нечега, досећи ћете апсолутну нулу, најнижу температуру у Универзуму (или скоро апсолутну нулу, што више, то боље). Али која је највиша температура? "Ништа није изгубљено. Све се трансформише", рекао је Мицхаел Енде. Мислим да су се многи питали о највишој могућој температури и нису нашли одговор. Ако постоји апсолутна нула, мора постојати апсолутно ... шта?

Узмите класични експеримент: кап хране која се боји у води са различитим температурама. Шта ћемо видјети? Што је виша температура воде, брже се расподјељује храна по волумену воде..

Зашто се то догађа? Зато што је температура молекула директно повезана са кинетичким кретањем - и брзином - укључених честица. То значи да је у води топлија, појединачни молекули воде се крећу већом брзином, а то значи да ће честице хране бити брже транспортоване у врућој води него у хладној води..

Ако сте зауставили сав овај саобраћај - све је довео до идеалног стања одмора (чак је и превазишао законе квантне физике за ово) - онда би достигла апсолутну нулу: најхладнија могућа термодинамичка температура.

Али шта је са другим путем? Ако загрејете систем честица, очигледно, они ће се кретати брже и брже. Али постоји ли граница колико их можете загријати, да ли постоји нека катастрофа која ће вас спречити да их загрејете након одређеног ограничења.?

На температури од хиљаду степени топла, које преносите на молекуле, почеће да уништавају саме везе, које држе молекуле заједно, и ако наставите да повећавате температуру, електрони ће почети да се одвајају од самих атома. Добит ћете ионизирану плазму која се састоји од електрона и атомских језгара, у којима неће бити неутралних атома.

То је још увијек у оквиру разлога: имамо одвојене честице - електроне и позитивне ионе - које ће скочити на високим температурама, поштујући уобичајене законе физике. Можете подићи температуру и сачекати наставак..

Са даљим порастом температуре, појединачни ентитети, које су вам познате као "честице", почињу да се сломе. На око 8 милијарди степени (8 к 10 ^ 9), спонтано ћете произвести паре материје-антиматерије - електроне и позитроне - из сирове енергије судара честица..

На 20 милијарди степени Атомска језгра ће почети спонтано да се раздвоје на одвојене протоне и неутроне. На 2 трилиона степени, протони и неутрони ће престати да постоје, и појављују се фундаменталне честице, њихови састојци - кваркови и глуони, њихове везе на тако високим енергијама више не могу да издрже.

На око 2 квадрилиона степени Почните да производите све познате честице и античестице у великим количинама. Али ово није горња граница. Много занимљивих ствари се дешава унутар ових граница. Видите, ово је енергија у којој можете произвести Хиггсов бозон, а тиме и енергију у којој можете опоравити једну од основних симетрија у Универзуму: симетрију која даје честици масу мировања..

Другим речима, Чим загрејете систем до ове границе енергије, увидјет ћете да су све ваше честице сада безмасне и летјети брзином свјетлости. Шта је за вас била мешавина материје, антиматерије и зрачења, постаће чиста радијација (понашаће се као она), док преостала материја, антиматерија, или.

И ово није крај. Систем можете загрејати на још вишим температурама, и иако се у њему све неће брже кретати, оно ће бити испуњено енергијом, баш као што су радио таласи, микроталаси, видљива светлост и рендгенски зраци (и сви се крећу брзином светлости) облик светлости, чак и ако имају потпуно различиту енергију. Можда се рађају непознате честице, или се манифестују нови закони (или симетрије) природе. Можда мислите да је довољно само загријати и загријати све до бесконачне енергије да сазнамо, али није било тамо. Постоје три разлога зашто то није могуће..

У целом видљивом универзуму постоји само коначна количина енергије. Узмите све што постоји у нашем простору-времену: све материје, анти-материју, зрачење, неутрино, тамну материју, чак и енергију својствену самом космосу. Постоји око 10 ^ 80 честица обичне материје, око 10 ^ 89 неутрина и антинеутрина, нешто више од фотона, плус сва енергија тамне материје и тамне енергије, распоређена у радијусу од 46 милијарди светлосних година посматраног Универзума, чији је центар у нашем положају.

Али чак и ако сте све то претворили у чисту енергију (користећи Е = мц ^ 2), па чак и ако сте користили сву ову енергију за загревање вашег система, не бисте добили бесконачну количину енергије. Ако све ово ставите у један систем, добићете огромну количину енергије једнаку температури од 10 ^ 103 степени, али то није ни бесконачност. Испоставља се да горња граница остаје. Али пре него што дођете до тога, имаћете још једну препреку..

Ако ставите превише енергије у било којем ограниченом подручју простора, створит ћете црну рупу. О црним рупама обично размишљате као о огромним, масивним, густим објектима који могу прогутати хорде планета: не сметају им, безбрижне су, лако. Чињеница је да ако једној јединој квантној честици дамо довољно енергије - чак и ако се ради о безмасној честици која се креће брзином светлости - она ​​ће се претворити у црну рупу. Постоји скала на којој само имати нешто са одређеном количином енергије значи да честице неће интеракцију као и обично, и ако добијете честице с том енергијом еквивалентном 22 микрограма по формули Е = мц ^ 2, можете добити енергију на 10 ^ 19 ГеВ, пре него што ваш систем одбије да се загреје. Почећете да се појављују црне рупе које ће се одмах распасти до стања нискоенергетског топлотног зрачења. Испоставља се да је ова граница енергије, Планкова граница, горња за Универзум и одговара температури од 10 ^ 32 Келвина. Ово је много ниже од претходне границе, јер је не само Универзум сам коначан, већ и црне рупе дјелују као средство одвраћања. Међутим, то није све: постоји ограничење и још много тога.

На одређеној температури ви ћете ослободити потенцијал који је водио наш Универзум до космичке инфлације, експанзије. Чак иу време Великог праска, Универзум је био у стању експоненцијалног ширења, када се простор ширио као просторни балон, само експоненцијално. Све честице, античестице и зрачење брзо су се одвојиле од других квантних честица материје и енергије, а када је инфлација завршила, дошао је Велики прасак..

Ако успете да достигнете температуру, Потребно је вратити стање инфлације, притиснути дугме за поновно покретање Универзума и његову будућност, изазвати инфлацију, затим Велики прасак и тако даље, све поново. Ако још нисте стигли, размислите: ако дођете до те температуре и изазовете жељени ефекат, нећете преживети. Теоретски, то се може десити при температурама реда 10 ~ 28 - 10 ^ 29 Келвина, то је само теорија..

Испада да лако можете доћи до врло високих температура.. Иако ће се физичке појаве на које сте навикли разликовати у појединостима, још увијек можете добити више и више температуре, али само до точке након које ће све што вам је драго бити уништено. Али немојте се плашити Великог хадронског сударача. Чак и на најмоћнијем акцелератору честица на Земљи, постижемо енергије које су 100 милијарди пута ниже од оних које су потребне за универзалну апокалипсу..