Интеллектуальные развлечения. Интересные иллюзии, логические игры и загадки.

Добро пожаловать В МИР ЗАГАДОК, ОПТИЧЕСКИХ
ИЛЛЮЗИЙ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ РАЗВЛЕЧЕНИЙ
Стоит ли доверять всему, что вы видите? Можно ли увидеть то, что никто не видел? Правда ли, что неподвижные предметы могут двигаться? Почему взрослые и дети видят один и тот же предмет по разному? На этом сайте вы найдете ответы на эти и многие другие вопросы.

Log-in.ru© - мир необычных и интеллектуальных развлечений. Интересные оптические иллюзии, обманы зрения, логические флеш-игры.

Привет! Хочешь стать одним из нас? Определись…    
Если ты уже один из нас, то вход тут.

 

 

Амнезия?   Я новичок 
Это факт...

Интересно

Проснуться с утра яблоки помогают лучше чем кофе.

Еще   [X]

 +8 

Шрифт: A A A

Существует ли предел температуры?

Если вы изымете всю энергию из чего–нибудь, вы достигнете абсолютного ноля, самой низкой температуры во Вселенной (ну или почти абсолютного ноля, чем больше, тем лучше). Но какова самая высокая температура? «Ничто не пропадает. Всё трансформируется», — говорил Майкл Энде. Думаю, очень многие задавались вопросом касательно самой высокой возможной температуры и не находили ответа. Если есть абсолютный ноль, должен быть и абсолютный… что?

Возьмём классический эксперимент: капнем пищевым красителем в воду с разной температурой. Что мы увидим? Чем выше температура воды, тем быстрее пищевой краситель распределяется по всему объёму воды.

Почему так происходит? Потому что температура молекул непосредственно связана с кинетическим движением — и скоростью — участвующих частиц. Это значит, что в воде погорячее отдельные молекулы воды движутся с большей скоростью, и это значит, что частицы пищевого красителя быстрее будут транспортироваться в горячей воде, нежели в холодной.

Если бы вы остановили всё это движение — довели всё до идеального состояния отдыха (даже преодолели законы квантовой физики ради этого) — тогда вы достигли бы абсолютного ноля: самой холодной возможной термодинамической температуры.

Но как насчёт движения в другую сторону? Если вы будете нагреваться систему частиц, очевидно, они будут двигаться всё быстрее и быстрее. Но есть ли предел тому, как сильно вы сможете их нагреть, нет ли какой–нибудь катастрофы, которая помешает вам нагревать их после определённого предела?

При температуре в тысячи градусов тепло, которое вы передаёте молекулам, начнёт разрушать сами связи, которые удерживают молекулы вместе, и если вы будете продолжать увеличивать температуру, электроны начнут отделяться от самих атомов. Вы получите ионизированную плазму, состоящую из электронов и атомных ядер, в которой не будет нейтральных атомов вовсе.

Это ещё в рамках разумного: у нас имеются отдельные частицы — электроны и положительные ионы — которые будут прыгать при высоких температурах, подчиняясь привычным законам физики. Вы можете повышать температуру и ждать продолжения.

При дальнейшем повышении температуры отдельные сущности, которые известны вам под «частицами», начинают разбиваться. Примерно при 8 миллиардах градусов (8 x 10^9), вы начнёте спонтанно производить пары материи–антиматерии — электроны и позитроны — из сырой энергии столкновений частиц.

При 20 миллиардах градусов атомные ядра начнут спонтанно разрываться на отдельные протоны и нейтроны.

При 2 триллионах градусов протоны и нейтроны перестанут существовать, и появятся фундаментальные частицы, их составляющие — кварки и глюоны, их связи при таких высоких энергиях уже не выдерживают.

Примерно при 2 квадриллионах градусов вы начнёте производить все известные частицы и античастицы в огромных количествах. Но и это не является верхним пределом. В этих пределах происходит много интересного. Видите ли, это та энергия, при которой вы можете произвести бозон Хиггса, а значит и та энергия, при которой вы можете восстановить одну из фундаментальных симметрий во Вселенной: симметрию, которая даёт частице массу покоя.

Другими словами, как только вы нагреете систему до этого энергетического предела, вы обнаружите, что все ваши частицы теперь безмассовые и летают со скоростью света. То, что было для вас смесью материи, антиматерии и радиации, станет чистой радиацией (будет вести себя как она), оставаясь при этом материей, антиматерией или ни тем ни другим.

И это ещё не конец. Вы можете нагревать систему до ещё более высоких температур, и хотя быстрее двигаться в ней всё не будет, оно будет преисполняться энергией, подобно тому как являются формой света радиоволны, микроволны, видимый свет и рентгеновские лучи (и все движутся со скоростью света), даже если обладают совершенно разной энергией.

Возможно, рождаются пока неизвестные нам частицы или проявляются новые законы (или симметрии) природы. Вы могли бы подумать, что достаточно просто нагревать и нагревать всё до бесконечных энергией, чтобы это узнать, но не тут–то было. Есть три причины, почему это невозможно.

Во всей наблюдаемой Вселенной имеется только конечное количество энергии. Возьмите всё, что существует в нашем пространстве–времени: всю материю, антиматерию, радиацию, нейтрино, тёмную материю, даже энергию, присущую самому космосу. Существует порядка 10^80 частиц обычной материи, порядка 10^89 нейтрино и антинейтрино, чуть больше фотонов, плюс вся энергия тёмной материи и тёмной энергии, распространённые в радиусе 46 миллиардов световых лет наблюдаемой Вселенной, центр которой находится в нашей позиции.
Но даже если бы вы превратили всё это в чистую энергию (с помощью E = mc^2), и даже если бы вы использовали всю эту энергию для нагрева своей системы, вы не получили бы бесконечное количество энергии. Если заключить всё это в единую систему, вы получите гигантское количество энергии, равное примерно температуре в 10^103 градуса, но и это ещё не бесконечность. Получается, верхний предел остается. Но прежде чем вы до него доберётесь, у вас будет ещё одно препятствие.

Если вы заключите слишком большое количество энергии в любом ограниченном регионе пространства, вы создадите чёрную дыру. Обычно вы думаете о чёрных дырах как об огромных, массивных, плотных объектах, способных проглотить орды планет: не заморачиваясь, небрежно, легко.
Дело в том, что если вы придадите отдельной квантовой частице достаточно энергии — даже если она будет безмассовой частицей, движущейся со скоростью света — она превратится в чёрную дыру. Есть масштаб, на котором просто иметь что–то с определённым количеством энергии, будет означать, что частицы не будут взаимодействовать как обычно, и если вы получите частицы с такой энергией, эквивалентной 22 микрограммам по формуле E = mc^2, вы сможете набрать энергию в 10^19 ГэВ, прежде чем ваша система откажется становиться горячее. У вас начнут появляться чёрные дыры, которые будут моментально распадаться до состояния низкоэнергетической термальной радиации. Получается, этот энергетический предел — планковский предел — является верхним для Вселенной и соответствует температуре в 10^32 кельвина.

Это намного ниже предыдущего предела, поскольку не только сама Вселенная конечна, но и чёрные дыры выступают сдерживающим фактором. Впрочем, это не всё: есть ограничение и пуще.

При определённой высокой температуре вы высвободите потенциал, который привёл нашу Вселенную к космической инфляции, расширению. Ещё во времена Большого Взрыва Вселенная пребывала в состоянии экспоненциального расширения, когда пространство раскладывалось, как космический воздушный шар, только в геометрической прогрессии. Все частицы, античастицы и излучение быстро разделялись с другими квантовыми частицами материи и энергии, и когда инфляция завершилась, настал Большой Взрыв.
Если вам удастся достичь температур, необходимых для возвращения состояния инфляции, вы нажмете кнопку перезапуска Вселенной и вызовете инфляцию, затем Большой Взрыв и так далее, всё по новой. Если до вас пока не дошло, учтите: если вы доберётесь до этой температуры и вызовете нужный эффект, вы никак не выживете. Теоретически это может возникнуть при температурах порядка 10^28 – 10^29 кельвинов, это пока только теория.

Получается, вы можете легко набрать очень высокие температуры. Хотя физические явления, к которым вы привыкли, будут отличаться в деталях, вы по–прежнему сможете набирать температуры выше и выше, но только до точки, после которой всё, что вам дорого, будет уничтожено. Но не бойтесь Большого адронного коллайдера. Даже на самом мощном ускорителе частиц на Земле мы достигаем энергий, которые в 100 миллиардов раз ниже, чем необходимые для вселенского апокалипсиса.

Читайте также: Самое большое число или "Число Грэма" на пальцах

Dmitry

опубликовать на FaceBook
← Назад?       Случайная заметка       Похожая       Вперед! →

8 комментариев  

0
Garcia

Обожаю такие статьи) следующую бы о скорости света и можно ли ее преодолеть) в частности с какой скоростью разлетаются друг от друга 2 фотона, которые летят в противоположные стороны. По статье - должен быть, ведь все, что имеет начало - имеет конец.

-1
Alsulamoon

Делов то, проведите опыт и всё станет на свои места а сосать из пальца даже может каждый и не важно ковыряет этот палец ноздрю физика или чешет паховую область токаря.

0
Clyne

Alsulamoon: а ты статью то читал? О каком эксперименте речь?

0

Нет, не должен существовать! Потому что, в абсолютно бесконечной вселенной, её абсолютной бесконечности, свойственно проявляться во всех её каких-либо возможных, физических, химических, и т.п., величинах, будь то в скорости, массе, размере, длине времени, в том числе и в границах максимально возможных, каких-либо температур - во всём этом, должно проявляться в его полной мере, свойство бесконечности вселенной! У девушки на этом сайте, написавшей свой комментарий, той у которой зелёные глаза в аватаре, зрачки картинки глаз на этом аватаре, имеют неровную их границу, и сами зрачки, выглядать при этом без характерного здорового блеска в них, что по моим предположениям, может свидетельствовать, о наличии у человека, чьи глаза, помещены на кртинке этого аватара, какого-либо внутреннего заболевания его ораганизма, что должно быть им проверено, при помощи соответствующего медецинского обследования его организма, в медпункте! Желаю вам удачи, и всего самого доброго!

0
dvoi4enckova

да, есть

0
pereezdrostov

Мы живем в нижнем пределе температуры

0
ninaola

Скорее всего, существует

0
Dstranger

Думаю, существует. Все в мире гранично и у всего есть предел.

Отпишись
Ваш лимит — 2000 букв

Включите отображение картинок в браузере  →