最低溫絕對(duì)零度無(wú)法突破，但很多人并不知道高溫也存在上限！

我們每天都能感受到溫度的變化，也會(huì)根據(jù)溫度變化調(diào)整我們的著裝。在很多人眼里，溫度高就意味著熱，溫度低就意味著冷。

但是溫度到底是什么？溫度的本質(zhì)又是什么？

我們平時(shí)對(duì)溫度的感知其實(shí)是相當(dāng)模糊的，但是物理學(xué)需要對(duì)溫度這個(gè)物理量有一個(gè)精確的描述和定義。

物理學(xué)對(duì)溫度的宏觀定義是，衡量一個(gè)物體冷熱程度的物理量，就是溫度，但這種定義其實(shí)也很模糊，與我們對(duì)溫度的感受是一樣的。

我們需要到微觀世界來(lái)具體描述溫度的本質(zhì)。從微觀層面來(lái)講，溫度其實(shí)是用來(lái)描述分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。也就是說(shuō)，分子熱運(yùn)動(dòng)就會(huì)表現(xiàn)為溫度，熱運(yùn)動(dòng)越是劇烈，溫度就越高。

單個(gè)分子的熱運(yùn)動(dòng)遵循力學(xué)定律，而大量分子的熱運(yùn)動(dòng)遵循統(tǒng)計(jì)學(xué)原理。而溫度就是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的表現(xiàn)。

在我們的地球上，溫度最高的環(huán)境是在地球核心，那里完全是金屬熔融狀態(tài)，溫度超過(guò)6000度，甚至比太陽(yáng)表面溫度還要高。

不過(guò)6000度的高溫放在整個(gè)太陽(yáng)系太小兒科了，太陽(yáng)核心溫度可以達(dá)到1500萬(wàn)度，那里的物質(zhì)并不是我們常見(jiàn)的氣態(tài)，液態(tài)或者固態(tài)，而是第四種形態(tài)：等離子態(tài)。

不過(guò)放在浩瀚的宇宙，1500萬(wàn)度的高溫也顯得微不足道，宇宙中存在太多的天體比太陽(yáng)的溫度要高很多。通常情況下，恒星的質(zhì)量越大，溫度也就越高，大質(zhì)量恒星的核心溫度甚至可以達(dá)到數(shù)十億度。

問(wèn)題來(lái)了，高溫到底有沒(méi)有上限呢？

在很多人的固有印象里，高溫是沒(méi)有上限的，溫度可以無(wú)窮高。其實(shí)這是很多人的錯(cuò)覺(jué)，溫度也存在一個(gè)上限，這個(gè)上限就是普朗克溫度。

為什么會(huì)有上限呢？上面講了，溫度就是分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，不過(guò)分子的運(yùn)動(dòng)并不能無(wú)限快，而是存在光速限制，因此分子的熱運(yùn)動(dòng)自然也存在限制，溫度當(dāng)然也有上限。

根據(jù)光速，普朗克常數(shù)，引力常數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，科學(xué)家們計(jì)算出了宇宙的最高溫，普朗克溫度，高達(dá)1.4億億億億度，這個(gè)溫度在宇宙中僅出現(xiàn)一次，出現(xiàn)在宇宙大爆炸一個(gè)普朗克時(shí)間的瞬間，之后的溫度都要低于普朗克溫度。

只要你能創(chuàng)造出普朗克溫度，就能創(chuàng)造出一個(gè)全新的宇宙。

理論上分析，宇宙大爆炸瞬間的溫度肯定比普朗克溫度要高，甚至奇點(diǎn)本身的溫度可以是無(wú)限高的。但對(duì)于我們來(lái)講，那些都沒(méi)有意義，宇宙大爆炸發(fā)生一個(gè)普朗克時(shí)間之后的宇宙，才是有意義的，一個(gè)普朗克時(shí)間之前的宇宙，其實(shí)是沒(méi)有意義的。

因?yàn)槠绽士藭r(shí)間是有意義的最小時(shí)間單位。打個(gè)比方，“0.5個(gè)普朗克時(shí)間”就沒(méi)有意義。

這其實(shí)也表明，奇點(diǎn)本身其實(shí)并不屬于我們所在的四維時(shí)空，科學(xué)家們懷疑奇點(diǎn)屬于高維度時(shí)空，因此可以不遵循我們現(xiàn)有的大自然法則。

說(shuō)完了最高溫，再來(lái)看看低溫。

相信大家都知道，宇宙中存在溫度的最低值，絕對(duì)零度，零下273.15度。根據(jù)熱力學(xué)第三定律，絕對(duì)零度是理論上的最低值，現(xiàn)實(shí)中只能盡可能接近絕對(duì)零度，但無(wú)論如何不可能達(dá)到，這一點(diǎn)與光速是一樣的。

那么，為什么絕對(duì)零度就是無(wú)法達(dá)到呢？

上面講了，溫度其實(shí)就是分子的熱運(yùn)動(dòng)，那么理論上，如果分子的熱運(yùn)動(dòng)停止了，分子處于完全靜止的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的溫度就是絕對(duì)零度。

但是，說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難，絕對(duì)靜止的物體是不存在的。而且，量子力學(xué)也告訴我們，任何微觀粒子都具有波粒二象性，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與宏觀物體完全不同，具有不確定性，并不是固定出現(xiàn)在某個(gè)地方，而是以概率的形成隨機(jī)出現(xiàn)在某個(gè)地方。

這就意味著分子，原子等微觀粒子不可能處于絕對(duì)靜止的狀態(tài)，總是會(huì)表現(xiàn)出概率波的特性，隨機(jī)出現(xiàn)在任何地方。不確定性原理也從根本上解釋了為什么會(huì)這樣，微觀粒子的速度和位置不確定性的乘積必須不小于一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)大于零。

這就說(shuō)明微觀粒子的速度不可能為零，如果為零，那就是確定的，就違反了不確定性原理。

盡管人類早就知道不可能達(dá)到絕對(duì)零度，科學(xué)家們還是會(huì)試圖制造出盡可能接近絕對(duì)零度的溫度，目前人類已經(jīng)制造出來(lái)的低溫，僅僅比絕對(duì)零度高了十億分一度。

但千萬(wàn)不要以為這十億分之一度微不足道，實(shí)際上那是無(wú)法逾越的鴻溝！

同時(shí)，科學(xué)家們盡可能制造出低溫環(huán)境，當(dāng)然也不是“吃飽了撐的”，他們要想看看當(dāng)溫度足夠低時(shí)，到底會(huì)發(fā)生什么。還別說(shuō)，真的有神奇的現(xiàn)象出現(xiàn)。當(dāng)溫度非常接近絕對(duì)零度時(shí)，物體的形態(tài)就會(huì)發(fā)生顯著變化，出現(xiàn)第五種形態(tài)：玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)，那是原子在冷卻到接近絕對(duì)零度所呈現(xiàn)出的一種氣態(tài)的、超流性的物質(zhì)狀態(tài)，這種狀態(tài)的物質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)出違反我們?nèi)粘ＵJ(rèn)知的特性，這些特性在芯片技術(shù)、精密測(cè)量和納米技術(shù)等領(lǐng)域都有美好的應(yīng)用前景。