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綜述

為解決地球越發(fā)枯竭的能源環(huán)境，國際社會于2016年提出了“國際熱核聚變實驗反應堆計劃”，該計劃意在解決人類即將面臨的能源危機，將現(xiàn)有的能源合理化利用，同時創(chuàng)造出可持續(xù)再生的強大能源。

同年，我國中科院也發(fā)起了一項名為“EAST人造太陽”計劃，其中EAST是由中國獨立設計制造的，世界首個全超導核聚變實驗裝置，利用這些裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對太陽的“全面復刻”。

而就在去年，EAST人造太陽實現(xiàn)了將1.5億攝氏度高溫等離子體維持1056秒的記錄，這標志著我國科學正邁步走向可控核聚變的重要方向。

在贊美我國取得的驚人成就的同時也有不少人好奇，如此這般的高溫，科學家到底是怎么測量出來的呢？

什么是溫度？

在了解溫度如何測量之前，我們首先得知道溫度是如何產(chǎn)生的。

在現(xiàn)有的物理規(guī)律下，我們發(fā)現(xiàn)所有的物質(zhì)都是由微觀粒子組成的，盡管肉眼看不到這些微觀粒子，但可以肯定的是它們絕對存在，而且無時無刻不再做著微觀運動。

科學家經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，當組成物體的微觀粒子運動越快，該物體的溫度也就越高；反之也是一樣。

可以明顯地看出，溫度的產(chǎn)生離不開微觀粒子的運動，實際上溫度的本質(zhì)就是組成物體的基本微觀粒子，其在運動時傳遞能量的多寡；這種能量在釋放時會產(chǎn)生高溫，最終形成人類可以感知的溫度。

我們都知道絕對零度是零下273.15攝氏度，在這個溫度下，所有的微觀粒子都被凍結，再也不可能產(chǎn)生任何能量，這也是為何溫度只有下限卻沒有上限這一說。因為微觀粒子的運動可以永無止境，但停下來就只有那一刻而已。

當微觀粒子徹底失去活力，變得靜止不動時，科學家發(fā)現(xiàn)那是零下273.15攝氏度的極寒。

很多人都說天空的溫度極低，那是因為太空中缺少保持物體溫度的基本粒子，它是一個真空的環(huán)境，基本上沒有任何微觀粒子；在這種情況下，太空中自然缺乏能量的載體，也就不可能具備極高的溫度。

因為了解了溫度產(chǎn)生的源頭，聰明的科學家利用現(xiàn)實物質(zhì)發(fā)明出了很多可以檢測溫度的工具，例如有科學家發(fā)現(xiàn)溫度升高會導致水銀的體積膨脹，而且這種膨脹是固定性的，那這樣我們就能通過水銀膨脹時的反應來測量溫度的多少，所以溫度計就應運而生，并被廣泛應用于醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)。

不過水銀由于其脆弱的外殼對溫度的測量畢竟是有限的，當外界溫度高于150度時，水銀的外殼就會被脹破發(fā)生爆炸。

這也給了科學家一個新的靈感：即當物體的溫度過高時，一般的物體在靠近它時會出現(xiàn)巨大的變化，尤其是那種人造的精密器械在高溫面前不堪一擊，很難去檢測它的基本溫度。

這時候就有人開始考慮了，既然從宏觀世界來看，我們無法用人造的精密儀器去測量物體的溫度，那如果從微觀世界入手呢？

如果我們能檢測出微觀粒子運動速度、如果說我們能計算出粒子運動速度和其產(chǎn)生溫度的比例，那溫度不自然就推算出來了嗎？這也就是科學家用來測量1億度高溫的方法！

高溫應該如何檢測？

很多人都以為科學家測量溫度需要外界的儀器靠近溫度源頭進行測量，這種方式面對低溫時自然有用，可那是1億度的可怕高溫，任何物體在接近它時都會瞬間灰飛煙滅，想要測量它的真實溫度，就必須要回歸到微觀世界中來。

就目前而言，科學家掌握的測量上億度高溫的方法還真不少，而且隨著人類在微觀世界的認知加深和科技進步，會有越來越多得心應手的方法被研究出來。

不過考慮到測量規(guī)模和實際測量成本，目前來說最被普遍接受的測量上億度高溫的方法無非兩個：一是多普勒效應、二是洛倫磁力。

多普勒效應比較好理解，就像我們朝著湖面投去一顆石子，石子在接觸水面時，勢必會掀起陣陣漣漪，如果以物理學的角度去理解，這實際上就是波動頻率。

當一個不斷散發(fā)波動的物體和另一個物體的距離產(chǎn)生變化時，他們之間的波動頻率會因兩個物體之間的距離變化而變化。

以多普勒效應為核心，利用波粒二象性和光電效應基本原理，科學家就能通過觀察基本粒子表現(xiàn)出的顏色，來推斷其運動時的頻率震動，從而算出它所擁有的能量。

洛倫磁力實際上是利用微觀粒子在磁場中移動帶起的影響來檢測溫度。

以帶電粒子為例，帶電粒子粒子在運動過程中是蘊含能量傳遞的，這種傳遞如果控制施加力的方向，就能形成穩(wěn)定的磁場波動，也就是電磁波，通過檢測物體的電磁波，然后推算出其真實溫度。

結語

很多人不明白為何科學家一直在追求無窮盡的溫度上限，這是因為溫度在產(chǎn)生后會聚集能量，越是高的溫度，所產(chǎn)生的能量也就越大；科學家非常希望能夠通過對這種能量的控制來改變?nèi)祟惉F(xiàn)有的能源結構，就像是可控核聚變目標一樣，如果真到了那一天，人類將迎來巨大的飛躍。

標簽： 最高溫度