深度長文：溫度的本質到底是什么？溫度有下限和上限嗎？

我們每天都會關注天氣溫度的變化， 根據溫度的變化選擇增減衣服。你有沒有想過，溫度到底是什么？

物理學上來講，溫度是衡量物體冷熱程度的物理量，地球上的生物對溫度的變化都是很敏感的，當周圍的環境溫度低于某個臨界值，生物就會出現代謝紊亂，脫水變性，蛋白質合成受阻等問題。

溫度也不能過高，過高的溫度會破壞酶的活性。大多數人在夏天都會感到沒有食欲，就是因為天熱的時候，胃蛋白酶的活性比較低，消化變慢。同時高溫還會造成神經系統麻痹和缺氧等癥狀。

不過所謂的“溫度是物體的冷熱程度”這種定義其實是非常模糊的，很抽象，因為冷熱本來就是相對的，用冷熱程度描述溫度的本質顯然缺乏說服力。

舉個例子，你把手放進0度的水冰里，然后再放進20度的水里，會感覺20度的水很熱。但是如果你先把手放到40度的水里，然后再放進20度的水里，就會覺得20度的水冰涼。

那么，20度的水到底是冷還是熱？很明顯，僅靠冷熱去描述溫度是遠遠不夠的。

在這種背景下，科學家們終于制定出了描述溫度的具體標準，在一個標準大氣壓下，冰水的混合物的溫度定義為0攝氏度，水的沸點溫度定義為100度。

之后，科學家們發現溫度并不是一直往下降，而是有一個極限最低值，絕對零度。那么，為什么溫度會有極限最低值呢？

剛才說了，溫度是物體的冷熱程度，這種定義只是宏觀上的表達，微觀上來講，溫度是由分子熱運動產生的。分子熱運動越劇烈，溫度就會越高。當然，物體的溫度是大量分子平均動能的表現，而不是單個分子。

所以，如果分子停止了運動，那么溫度就達到絕對零度了。

理論上講，確實沒錯，分子的熱運動停止了，意味著分子的勢能和動能都為零，當然內能也就是零，分子處于絕對靜止的狀態。

但是，上面的假設是不現實的，因為任何粒子都會會永不停歇地做無規則運動，粒子不可能達到絕對靜止的狀態，所以絕對零度是不可能達到的，它只是一個理想狀態下的極限溫度。

從量子力學來講，也是如此。在量子世界，微觀粒子都具有不確定性，粒子的位置和速度不能同時確定，兩者不確定性的乘積必須不小于一個常數。如果粒子的速度為零，意味著速度就是確定的，違反了量子力學的不確定性。

雖然知道絕對零度不能達到，但科學家們還是想通過實驗來證明一下，于是科學家通過激光冷卻等方法創造出了非常接近絕對零度的溫度，僅僅比絕對零度零下273.15度高了38萬億分子一度！

不要以為差距如此小，但這種微小的差距也是難以逾越的鴻溝，不是通過努力就能超越的。

很多人都知道溫度的下限絕對零度，那么溫度有上限嗎？很多人并不知道。

在我們日常生活中，幾千度已經算是很高的溫度了，但是幾千度在宇宙里簡直太小兒科了，隨隨便便一個恒星的溫度就碾壓這個溫度了。

比如說，太陽表面的溫度就達到6000度，在地球上，沒有任何物體能承受如此高的溫度。而太陽核心溫度更是達到了驚人的1500萬度。

不過，人類利用智慧能創造出比很多大自然溫度都要高的溫度，比如說原子彈爆炸瞬間的中心溫度可以達到5000萬度，而氫彈的溫度超過一億度。還有更高的溫度，讓人想象不到的溫度，科學家通過大型粒子對撞機讓兩個粒子以接近光速的速度碰撞，碰撞瞬間可以創造出5萬萬千億度的高溫！

這個數字對于很多人來說是沒有意義的，因為我們根本無法理解那個溫度意味著什么。不過即便是那個溫度，在宇宙最高溫面前也不值一提。

宇宙中的最高溫出現在138億年前，宇宙大爆炸瞬間產生了1.4億億億億度的高溫，這就是普朗克溫度，是宇宙大爆炸發生一個普朗克時間之后的溫度。

普朗克溫度僅僅出現過一次，之后的溫度再也沒有出現過如此高溫。理論上講，宇宙大爆炸開始不到一個普朗克時間的溫度可能會高過這個溫度，但是普朗克時間是對我們意義的最小時間單位，小于普朗克時間的單位是沒有意義的。

普朗克溫度的意義不僅僅在于高得無法想象，還有更深的意義：如果你能創造出普朗克溫度，就相當于創造出一個全新的宇宙。

總之，溫度不但有下限，也有上限，之所以會這樣，本質上來講我們的宇宙是一個有限的宇宙，不允許任何無限的東西出現。不僅僅是溫度，物體的其他物理量也都是有限的，比如說速度，密度等都不是無限的！