宇宙中的天体真的会达到上亿温度吗？它的能量是怎么形成的？

科学家知道太阳上的高温要比它的发光原理要早一些，按一般科学规律的认知流程，这并没有什么大毛病，但却有一个很有意思的故事，值得大家了解一下！

太阳温度是怎么知道的？

太阳温度是无法直接测量的，有朋友认为可以用凸透镜聚焦太阳光来测量焦点的温度，事实上假如太阳比较远，那么这个方法根本就不灵光，比如你用来测量星星的温度试试？当然科学家不会那么傻，十九世纪八十年代，奥地利物理学家斯特藩和玻尔兹曼在实验中得到并推出了斯特藩-玻尔兹曼定律，即：即一个黑体在单位面积上的辐射功率（即每秒辐射能量）正比于绝对温度的四次方，即可将其应用到太阳温度的计算：

斯特藩-玻尔兹曼定律

计算得太阳表面温度为：5780K，但问题是需要知道准确知道太阳的表面积和半径以及总能量这一系列的参数，因为这些数字的精确性见过直接影响表面温度的准确！

到了二十世纪初，普朗克解决维恩定律和瑞利-金斯公式在计算低频和高频的相互局限，推出了普朗克的黑体辐射公式，这个公式所需要的参数只跟辐射源的辐射波谱有关，与辐射源的距离面积直径等无关，因此普朗克的黑体辐射公式明显更适合！

普朗克黑体辐射公式

不过从理论上来看，普朗克的辐射公式计算不出太阳的温度，只能测量出太阳各频段辐射，然后用这个曲线去和普朗克黑体辐射公式的理论频段做比较，再确定太阳的的温度！

太阳的辐射在5772K时与普朗克辐射公式曲线拟合程度极高

所以用斯特藩-玻尔兹曼定律是真正的计算，但需要确定额外的数值，而普朗克黑体辐射公式则不需要，但却需要测量太阳各频段的辐射，需要去套用曲线，当然这些都没问题，你喜欢哪个就用哪个！

太阳的高温是怎么来的？

其实在1920年以前，即使是科学家对太阳的发光原理还是一头雾水，大家都猜测可能是烧煤的，可能是小行星撞击的能量，靠谱的猜测还有引力坍缩能等等，但都一一被排除，因为科学家们发现能量远超他们的预期，如果是这些机制的话，太阳早就冷却成了一个黑球！

在阿斯顿对原子质量的精确之后，爱丁顿在1920年时候提出了恒星可能是在氢核聚变成氦核的反应中获得能量，并且提出了还有可能聚变更重的元素在恒星内核产生的可能！1928年伽莫夫发现两个原子核在足够近时强作用力克服质子库仑障壁的量子隧穿效应，解决了太阳内部最初的核合成问题。

到了1939年美国科学家汉斯·贝特则从质子链反应和碳氮氧循环角度完美的解决了太阳的发光发热问题，因为两者的能量占据了几乎所有太阳的能量来源！核聚变使得太阳内核的温度达到了1300万K以上，当然太阳表面温度仍然只有6000K不到，太阳由内而外有一个热量传导机制！但比较奇特的是太阳的日冕层温度高达百万度，即使到现在科学家仍然对这一加热机制有些搞不清楚！

• 太阳（恒星）的核聚变是怎么启动的？

解决了太阳发光发热问题，想必大家都有一个疑问，这个巨大能量的核聚变是怎么启动的？因为核聚变也需要高温支持，最原始的高温来自哪里？

引力坍缩能

这是一颗恒星启动以前最原始的能量来源，来自于星云坍缩的引力势能！地球直径1.3万千米不到，内核大约6000度左右，太阳的直径是140万千米，它的内核温度超过一千万度，当然更重要的是内核的压力，因为区区千万度完全不足以引起核聚变，比如ITER核聚变堆内部的温度可以轻松超过5000万度，但自持核聚变仍然困难重重，所以高压是另一个启动的重要因素！

内核的氢元素中最多的同位素氕，在这个压力和温度下，游离了电子的原子核在足够近时通过量子聚变成了氘核？不是氦核吗？因为一个质子吸收能量后转变成了中子，与质子结合成了氢的同位素氘，这个过程很慢，因此制约了太阳核聚变堆速度，也是太阳超级寿命的原因。

还有其他形成高温的途径吗？

恒星的能量来自引力势能和核聚变，但已经烧完了氢元素成为白矮星和中子星的天体，仍然在发光，而且他们的温度更高，达到百万度甚至上亿度高温，而新形成的中子星内核温度甚至超过百亿度！这些能量来自哪里呢？主要由：

• 引力坍缩能
• 角动量守恒
• 超强磁场

因为白矮星和中子星都没有能量产生机制，它消耗的只是在整个恒星生涯过程中积累的部分能量，就像你年轻时候的存款，到了老年时再慢慢消耗，但它有一个限度，最终将会耗尽这些能量，到那时这些中子星和白矮星就成了一个黑球，甚至你可以登陆上去玩玩，当然前提是你受得了那个超级重力加速度！

宇宙中最高的温度

恒星核聚变温度是有限的，很简单因为会产生辐射压，所以温度不会无限增加，即使超大恒星内核温度仍然有限，但引力坍缩能不是，它可以无限叠加，所以中子星内核温度极高，当然两颗中子星碰撞那就更可观了！

普朗克温度

似乎无极限是吗？但有一个温度是不可能超越的，那就是普朗克温度！我们现在都知道温度就是微观粒子运动的宏观表现，所以当微观粒子的运动速度达到光速时，那么此时就是最高温度，但大家也知道有静止质量的物体是不可能达到光速的，所以宇宙中最高温度就有了天花板！

这就是宇宙中温度的上限，也就是宇宙诞生时奇点的温度！其实也不是温度有上限，而是光速的天花板所决定的，如果另一个宇宙的光速是60万千米/秒，那么很明显最高温度就不一样了！