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簡介：我們的宇宙有多熱？大尺度氣體團(tuán)平均2千萬開爾文，大爆炸微波背景輻射平均2.75開爾文，太陽內(nèi)部溫度15.7千萬開爾文….

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宇宙充滿著星系，恒星，行星，塵埃和氣體，也有很多極端現(xiàn)象 - 極大的質(zhì)量，極致的結(jié)構(gòu)與特征。

科學(xué)家們在努力認(rèn)知我們所身處的宇宙，而關(guān)于宇宙本質(zhì)的一些最基本問題的卻仍然令人費(fèi)解。它有多大？它是如何產(chǎn)生的？

幾百年來，科學(xué)家們都無法對這些問題給與很好的解答。但我們正接近其中一個問題的答案：宇宙有多熱？

那么，宇宙到底有多熱？

最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，宇宙中大型結(jié)構(gòu)（包括星系和星系團(tuán)）的熱氣體平均溫度為200萬開爾文，即1,999,726.85攝氏度。科維理宇宙物理學(xué)與數(shù)學(xué)研究所的研究員真喜屋龍說，這些氣體構(gòu)成了宇宙中大部分可見物質(zhì)。

“（宇宙膨脹的）拖拽力是巨大的 - 它如此猛烈，以至于越來越多的氣體被震蕩并加熱?！?/p>

但事情比這更為復(fù)雜：宇宙中每一個不同的物體都具有不同的溫度。根據(jù)世界科學(xué)節(jié)的消息，太陽內(nèi)部的溫度達(dá)到1570萬開爾文。而宇宙大爆炸（Big Bang）留下的宇宙微波背景（CMB）輻射僅為2.75開爾文。

宇宙大爆炸時有多熱？

麻省理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)物理學(xué)杰出教授克勞德·卡尼扎雷斯（Claude Canizares）告訴《逆反》雜志，科學(xué)家認(rèn)為在大爆炸之際，宇宙的溫度可能接近無限大。

他說：“我們有充分的理由認(rèn)為宇宙在大爆炸的（第一秒中的前無限短）一瞬間，是非常熱的?！?/p>

他解釋說：“與現(xiàn)在不同，當(dāng)時的宇宙可能是完全同質(zhì)的，它由夸克-膠子湯組成，隨著湯的膨脹和冷卻，質(zhì)子和中子最終從其中涌現(xiàn)出來?！?/p>

宇宙的溫度是否隨著時間的推移而變化？

在大約138億年前的大爆炸之后，宇宙開始迅速膨脹，溫度也急劇降低。

但隨著宇宙的同質(zhì)化程度降低并分化為現(xiàn)今的結(jié)構(gòu)（例如星系），整個宇宙的溫度范圍也變得多樣起來。

例如，宇宙微波背景(CMB)輻射從10,000開爾文降至現(xiàn)在的2.75開爾文。氣體云坍塌行成恒星，當(dāng)核反應(yīng)在恒星內(nèi)部發(fā)生時溫度就會增加。

是什么推動了宇宙的溫度變化？

宇宙微波背景(CMB)的溫度隨著宇宙的膨脹而冷卻，因?yàn)榕蛎涍^程會擴(kuò)展宇宙微波背景(CMB)中光子的波長。波長越長，能量就越少，因此溫度就越低。

但是由于重力的作用，在相同的膨脹過程中也產(chǎn)生了新的熱源。

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宇宙微波背景的溫度可以幫助揭示宇宙溫度隨時間的變化情況. NASA戈達(dá)爾太空飛行中心/ COBE科學(xué)集團(tuán)

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“隨著宇宙的演變，引力將暗物質(zhì)和空間中的氣體匯集到星系和星系團(tuán)中，” 俄亥俄州立大學(xué)宇宙學(xué)和天體粒子物理學(xué)中心研究員江奕寬在一份聲明中說。 “（宇宙膨脹的）拖拽力是猛烈的—如此猛烈，以致越來越多的氣體被震蕩和加熱。”

研究人員認(rèn)為，在過去的80億年中，這一過程使宇宙中熱氣體的平均溫度增加了兩倍。

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研究人員如何測量宇宙溫度？

研究人員可以通過研究從宇宙微波背景(CMB)傳播到地球的光子畸變來測量宇宙大規(guī)模結(jié)構(gòu)中熱氣體的溫度。

當(dāng)光子通過熱氣體時會吸收氣體中的一些能量。研究人員可以發(fā)現(xiàn)和測量這種變化并用于計算熱氣體的溫度。

但是要注意，這不代表我們了解了宇宙中所有東西的溫度。

關(guān)于宇宙的未來, 溫度告訴了我們什么？

研究宇宙溫度是宇宙學(xué)的重要組成部分。宇宙學(xué)家致力于了解宇宙的起源以及宇宙如何隨著時間變化。獲得有關(guān)宇宙溫度狀況的新見解有助于研究人員測試和開發(fā)宇宙模型，溫度變化可以告訴我們宇宙結(jié)構(gòu)的信息。

熱一定來自某種物理或能量過程。在已知物理學(xué)定律的背景下評估溫度數(shù)據(jù)，可以幫助研究人員構(gòu)建最能解釋宇宙運(yùn)行的理論。

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作者: inverse

FY: 行露

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