宇宙空旷而寒冷,为什么太阳没有熄灭?

宇宙确实又空旷又寒冷。宇宙间最冷的地方已经接近绝对零度零下273.15摄氏度(0开尔文)了。从宇宙诞生之时的最高温——普朗克温度,降到如今的3K左右,总共耗时138亿年。

宇宙从诞生之初,就在暗能量的驱使下超光速膨胀。据最新的天文观测,我们的宇宙正在加速膨胀,未来宇宙空间的平均温度还将继续下降。

现在回到正题,为什么宇宙空间那么冷,太阳却没有熄灭?

产生这种疑问,显然是对温度这个概念有误解。温度是大量粒子热运动的集合表现,如果是空无一物的空间,是不存在温度这个概念的。温度的转移须经由物质而发生,不能凭空转移。

早期的宇宙,由于单位空间中的平均质能密度高,温度自然也就非常高。随着宇宙空间的超光速膨胀,现如今宇宙已经变得非常寒冷。

温度总是从高温物体向低温物体自发的转移。不过宇宙空间是真空,热传导和热对流是不存在的,太阳散热的唯一方式就是热辐射,太阳通过光及一些高能粒子向外传递热量,热量散失的较慢。正是因为存在这种现象,太空中的卫星才需要装热管,用来维持仪器的正常运作。在太空中,物体背向太阳的一面温度零下100多度,朝向太阳的一面温度则高达一百多度。

太阳之所以能够维持高温不熄灭,是引力的作用。我们的太阳是由氢元素在引力的作用下,通过核聚变反应发光发热的。太阳的核心温度高达1500万摄氏度,表面温度高达5500摄氏度,这些高温都是由中心区域的核反应产生的。温度随着太阳向宇宙空间中释放出的光和粒子进行转移,但由于太阳实在太大了,即使经历了几十亿年,太阳依然可以发光发热,而且这种状况还会一直稳定的持续50多亿年。

太阳虽然在持续不断的损失热量,但是也在持续不断的发热,因此太阳的温度根本不会下降,只是太阳的总体质量在减小。损失那么一点热量,还不至于让太阳熄灭。

虽然宇宙空间的平均温度随着宇宙的加速膨胀而逐渐降低,但是在万有引力的作用下,物质密度高的地方,粒子间的相互作用更加频繁,温度自然也就要高一些。局部温度高也就很正常了。

举个例子,南极最冷时可达到零下八九十度。我们在南极大陆能够点燃一支蜡烛吗?显然是可以的。蜡烛的火焰若没有被风吹灭,必然要等燃尽后才会熄灭。环境温度的高低,与是否能够点燃蜡烛并没有必然的关系。蜡烛与恒星发光发热的方式虽然不同,但是都必须遵守一样的热力学规律。

我们的宇宙应该是孤立的,能量和质量是守恒的,局部热能的交换,并不影响宇宙的总质能。

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