宇宙最低溫僅-273.15度，最高卻有1.4億億億億度，差距為何如此大

在我們的直覺里，溫度似乎可以無限低、也能無限高，就像一條只有零點(diǎn)、沒有盡頭的數(shù)軸。但在現(xiàn)實(shí)世界中，物質(zhì)的溫度實(shí)際上存在極限，不可能無限大，也不可能無限小，已經(jīng)被宇宙底層物理規(guī)則鎖死了！

根據(jù)現(xiàn)有理論，宇宙存在一個被稱之為“絕對零度”的溫度下限，即零下273.15攝氏度；同時還存在一個被稱之為“普朗克溫度”的上限，1.4億億億億攝氏度。并且這兩個極限在現(xiàn)實(shí)世界中都是不可達(dá)的，是僅存在于物理理論中的極限溫度。

要想弄明白為何會存在這一溫度限制？為何對于人類的體驗(yàn)來說，宇宙中的最高溫與最低溫?cái)?shù)值相差如此之大，大到遠(yuǎn)超人類的想象？就必須要先弄明白溫度的本質(zhì)。

事實(shí)上，溫度這一概念是人類為了理解冷和熱的具體差異所人為定義的，本質(zhì)上描述的是微觀粒子熱運(yùn)動的劇烈程度，其高低取決于粒子的平均動能。正是這種定義，導(dǎo)致在某些粒子密度極低的環(huán)境下，溫度明明高達(dá)幾十上百萬攝氏度，可實(shí)際體驗(yàn)卻并不是太熱。

知道了溫度的本質(zhì)，那么溫度的極限是怎么來的，也便清晰了！

如果物質(zhì)的所有粒子熱運(yùn)動完全停止，不再有任何振動、轉(zhuǎn)動、平動，那溫度就跌到了盡頭，這就是絕對零度的來源。在熱力學(xué)溫標(biāo)中，這一最低溫度被定義為0開爾文，對應(yīng)攝氏溫標(biāo)下的零下273.15攝氏度。

不過，因客觀世界中不存在絕對靜止、只存在相對靜止，并且根據(jù)量子力學(xué)，即便到了絕對零度，粒子也無法完全靜止，仍存在一個最低能態(tài)，所以絕對零度只存在于理論中，物體的溫度只能無限接近而永遠(yuǎn)不可能達(dá)到這一最低溫。這一宇宙中的根本規(guī)則被稱之為絕對零度定律，即熱力學(xué)第三定律，人類是無法打破的。

宇宙存在一個最高溫，也是類似的道理。溫度的高低取決于粒子的平均動能。根據(jù)物理理論，粒子的能量越高、波長越短，若波長短至普朗克長度（1.616×10^-35米），那么屆時其能量密度就足以導(dǎo)致時空結(jié)構(gòu)崩潰，而這一極限所對應(yīng)的溫度便是普朗克溫度，它是現(xiàn)有物理框架下所能夠描述的宇宙最高溫，數(shù)值大約是1.4億億億億攝氏度（1.417×10^32開爾文）。部分科普內(nèi)容中稱“因?yàn)榱Ｗ舆\(yùn)動速度的上限為光速，所以有最高溫”，其實(shí)這并不準(zhǔn)確，因?yàn)榱Ｗ又灰俣葻o限接近光速，動能便能無限大，并不會被光速直接限制。

科學(xué)家認(rèn)為，這一溫度上限只出現(xiàn)過一次，那便是宇宙大爆炸的第一個瞬間。那一瞬間雖然僅有約一個普朗克時間（5.391×10^-44秒），但卻是宇宙最熾熱的時刻，之后隨著膨脹，溫度才一路下跌。

如果普朗克溫度代表了宇宙的開端，那么絕對零度或許就代表了宇宙的終結(jié)！根據(jù)現(xiàn)在的宇宙演化理論，如果宇宙一直膨脹下去、能量不斷被稀釋，當(dāng)宇宙中所有恒星熄滅、黑洞蒸發(fā)殆盡，屆時整個宇宙的溫度便會無限趨近于絕對零度，變成一片死寂。這一命運(yùn)被稱之為宇宙的熱寂。

溫度的上限和下限的具體數(shù)值是多少，在攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)等不同溫標(biāo)下是不同的，取決于以什么作為零點(diǎn)和具體刻度劃分。宇宙最高溫和最低溫在數(shù)值上差距如此巨大，與人類對溫標(biāo)中零點(diǎn)的定義有關(guān)，但這卻并不是根本原因。

根本原因在于目前宇宙中大部分區(qū)域的溫度都接近于絕對零度，并且能量總是自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移至低溫物體，物體總是趨近處于低能狀態(tài)，這使得現(xiàn)實(shí)世界中的物體的溫度更趨近于絕對零度，而不是普朗克溫度。因此，人類基于體驗(yàn)和使用需求所設(shè)定的溫標(biāo)零點(diǎn)也位于絕對零度附近或者直接采用絕對零度作為溫標(biāo)零點(diǎn)，這才使得宇宙最高溫的數(shù)值大到遠(yuǎn)超人類的想象。