斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日-),英国剑桥大学著名物理学家,被誉为继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家之一。霍金是当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是当今享有国际盛誉的伟人之一,被称为在世的最伟大的科学家之一,还被称为“宇宙之王”。
1973年,他考察黑洞附近的量子效应,发现黑洞会像天体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞质量成反比,这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小,而温度却越变越高,最后以爆炸而告终。黑洞辐射或霍金辐射(包括de Sitter空间中的霍金辐射)的发现具有极其基本的意义,它将广义相对论、量子场论和热力学统一在一起,其为弯曲时空中的量子场论。1973年以后,他的研究转向了量子引力论。虽然人们还没有得到一个成功的理论,但是它的一些特征已被发现。例如,空间-时间在普朗克尺度下不是平坦的,而是处于一种粉末的状态。在量子引力中不存在纯态,因果性受到破坏,因此使不可知性从经典统计物理学、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次。
我们总是感到疑惑,为何宇宙中没有最高温度,却存在着绝对零度呢?温度的上限或者下限又是由什么决定的?
我们对于温度最直观的感受就是冷暖了,当气温无比炎热时,即使不看天气预报,我们心里也很清楚,当天的气温一定很高。
而当我们触碰一个有温度的物质时,在热传导效应的影响下,我们可以感知到这个物体的冷热,而其实决定一个物体冷热的关键,与物体内部分子运动的剧烈程度有关。
当物体内部的分子运动程度越剧烈,该物体的物体就越高,反之,这个物体的温度就越低,而按照这一原理,世界上不存在绝对静止的分子,或者运动速度没有上限的分子。
也就是从理论上讲,温度存在下限,但不存在上限,而根据科学家的假想得知,目前普朗克温度就被认为是宇宙温度的上限,几乎没有一样物质的温度可以达到或者超过普朗克温度。
普朗克温度又被称为是普朗克热点,以德国物理学家马克斯·普朗克命名,这是一个温度的计量单位,也是绝对零度的相反概念,而物理学家普朗克认为,任何物质只要超过普朗克温度,它就会失去意义。
而在该含义中,普朗克温度被认为是宇宙大爆炸时所产生的第一个瞬间的温度,因此是最高的,也是分子运动最为剧烈的时候,想要还原或者超越普朗克温度,就必须让宇宙再经历一次爆炸。
那么,绝对零度又是怎么一回事呢?既然分子不可能无限快速地运动,那么分子也无法处于完全静止的状态。
但值得注意的是,绝对零度的数值却又无比精准,在人类无法还原出绝对零度的状态下,绝对零度的数值又是如何被精准测量出来的?
其实,绝对零度之所以有两个小数点,这是由其本身的定义决定的,1 K 被定义为绝对零度和纯水三相点温差的273.16分之一,因为水的三相点的温度正好是0.01℃,所以0 K 就是-273.15℃。
因此,绝对零度或者绝对高温都是人们通过分子运动的剧烈程度再结合气压等因素结合出来的,在现实生活中,无论是绝对零度或者最高温度,人类都无法通过实验模拟出来。