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1 # 傅渥成
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2 # 彭曉韜
溫度與物質的分子或原子運動的平均速度有關。因此,當分子或原子的平均速度為0時即為絕對0度。但分子和原子的平均速度上限目前還不清楚,若相信相對論的說法,那就是光速。這是最大速度,不是平均速度,因此,最高溫度應該是分子或原子的平均速度為光速(最大和最小也為光速)時對應的溫度!但還沒有定論!因為光速可能並不是宇宙中物質運動速度的極限!
其實溫度最高也是有上限的,這個溫度叫做普朗克溫度:
在現代物理學裡,大家認為,如果說一個問題的溫度超過了這個溫度,則是毫無意義的。這個溫度的上限與普朗克時間、普朗克長度類似,只不過普朗克時間和普朗克長度等單位描述的是時間和空間的最小尺度,普朗克溫度確實一個非常大的數值。
為什麼溫度總是看起來這麼奇怪呢?這主要是由於溫度的定義方式決定的。在理想氣體方程裡,對於一定量的理想氣體,滿足:
pV/T = 常數仔細看看這個公式,你就會發現,溫度T所處的地位跟壓強p和體積V不同,如果三者的地位完全相同,那麼這個公式應該寫成「pVT = 常數」才是,然而實際上,溫度的倒數——在統計物理裡,大家常常用β表示來表示溫度與玻爾茲曼因子乘積的倒數,這個量被稱為逆溫度——才與 p 和 V 有著相同的地位。也就是說:如果我們認為體積是可以無限變大的,那麼也就是說,逆溫度也是可以無限變大的,當溫度的倒數不斷增大的時候,溫度就在無限接近絕對零度,不過,由於無窮大是達不到的,所以絕對零度也是無法達到的。