Kokia yra aukščiausia įmanoma temperatūra?

Tarp fizikų nėra sutartos maksimalios temperatūros vertės. Pagal dabartinį geriausią visos fizikos teorijos spėjimą, tai yra Planko temperatūra arba 1.41679 x 1032 kelvinai. Tai reiškia maždaug 2.538 x 1032 ° Farenheito. Kadangi dabartinės fizikos teorijos yra neišsamios, gali būti, kad ji gali būti karštesnė.

Atsakymas, kurį tipiškas fizikas pateiks į šį klausimą, priklausys nuo jos numanomos nuomonės apie dabartinių fizinių teorijų rinkinio išsamumą. Temperatūra yra dalelių judėjimo funkcija, taigi, jei niekas negali judėti greičiau nei šviesos greitis, tai maksimumas gali būti apibrėžtas kaip dujos, kurių kiekviena atominė sudedamoji dalis juda šviesos greičiu. Problema ta, kad pasiekti šviesos greitį šioje visatoje neįmanoma; šviesos greitis yra dydis, kurį galima pasiekti tik asimptotiškai. Kuo daugiau energijos į dalelę įdedama, tuo ji priartėja prie judėjimo šviesos greičiu, nors iki galo jos nepasiekia.

Bent vienas mokslininkas pasiūlė apibrėžti maksimalią įmanomą temperatūrą kaip tą, kurią žmogus gautų, jei paimtų visą Visatoje esančią energiją ir panaudotų ją kuo lengviau šviesos greičiui pagreitinti. Jei tai tiesa, tada atradimai apie elementariąsias daleles ir visatos dydį/tankį gali būti svarbūs norint atrasti teisingą atsakymą į klausimą. Jei visata yra begalinė, formaliai apibrėžtos ribos gali nebūti.

Nors gali būti įmanoma begalinė temperatūra, jos gali būti neįmanoma stebėti, todėl tai nesvarbu. Pagal Einšteino reliatyvumo teoriją objektas, įsibėgėjęs arti šviesos greičio, įgyja milžinišką masę. Štai kodėl jokios energijos negali pakakti bet kuriam objektui, net elementariai dalelei, pagreitinti iki šviesos greičio – ties riba jis tampa be galo masyvus. Jei dalelė pagreitinama iki tam tikro greičio, artimo šviesos greičiui, ji įgyja pakankamai masės, kad subyrėtų į juodąją skylę, todėl stebėtojai negali pateikti teiginių apie jos greitį.

Remiantis kai kuriomis teorijomis, Planko temperatūra šioje visatoje pasiekiama bent dviem skirtingomis sąlygomis. Pirmasis įvyko tik vieną kartą, 1 Plancko laiku (10–43 sekundės) po Didžiojo sprogimo. Tuo metu visata egzistavo beveik tobulai sutvarkytoje būsenoje, o entropija buvo beveik nulinė. Tai galėjo būti net singuliarumas, fizinis objektas, kurį galima apibūdinti tik trimis dydžiais: mase, kampiniu momentu ir elektros krūviu. Tačiau antrasis termodinamikos dėsnis reikalauja, kad uždaros sistemos entropija (netvarkingumas) visada turi didėti. Tai reiškia, kad ankstyvoji visata turėjo tik vieną kryptį – aukštesnės entropijos – ir beveik akimirksniu subyrėjo.

Antrasis sąlygų rinkinys, galintis sukurti Plancko temperatūrą, yra tos, kurios susidaro paskutinėmis juodosios skylės gyvavimo akimirkomis. Juodosios skylės lėtai išgaruoja dėl kvantinio tunelio, kurį sukelia medžiaga, esanti šalia juodosios skylės paviršiaus. Šis efektas yra toks menkas, kad tipinei juodajai skylei prireiktų 1060 metų, kad išspinduliuotų visą savo masę, tačiau mažesnėms juodosioms skylėms, pavyzdžiui, turinčioms mažo kalno masę, išgaruoti gali prireikti tik 1010 metų. Kai juodoji skylė praranda masę ir paviršiaus plotą, ji pradeda sparčiau spinduliuoti energiją, taip įkaista, o paskutinę savo egzistavimo akimirką išspinduliuoja energiją taip greitai, kad akimirksniu pasiekia Plancko temperatūrą.