为什么高温没有上限，而低温却有一个绝对零度在限制？
高温也存在上限，它是宇宙最初的温度，也是孕育出宇宙的温度。绝对零度虽然是低温的极限，但只是理论值，永远不可能达到。下面我们来聊聊怎么回事：
什么是绝对零度在冷水中倒入热水，冷水会变热，称为温度的变化，即热水把自己部分热量传递给了冷水。下面做个试验，在冷水与热水中滴入墨水。
图：左边热水（温度高），右边常温水（温度低）。
实验中后滴入墨水的热水，墨水扩散速度反而更快，这说明烧杯中温度更高的水分子运动速度更快。 温度是表述物质的冷热程度的物理量，但其本质是描述物质的平均动能。
简单理解：车子停在你面前，对你毫无威胁可言，但如果行驶在高速公路上，它就具备了很高的能量，这就是动能。
当分子速度为零，也就不具备动能，那么物质就达到了最低温度0K（K，热力学温度单位开尔文），即绝对零度，换算成摄氏度为-273.15度。
绝对零度无法达到冰冷的冥王星，离太阳较远，最低温度可达到-248度。太空的背景温度为-270.3度，约为3K。宇宙诞生时温度极高，随之发生了爆炸，迅速膨胀，就像是炸弹爆炸，核心高温，随着 能量向外扩散，从微小的空间释放到更大的空间，温度逐渐冷。
宇宙大爆炸138亿年后的今天，宇宙空间中的余温冷却到了3k，天文学中称为宇宙微波背景辐射 （能量以电磁波的形式向外辐射）。
距离地球5000光年的“布莫让星云”，宇宙自然形成的“极地”，最低温只有-272度，比宇宙背景还低两度，比绝对零度高一度。 这是不正常的，比如室温20度，屋里静置的水，无论如何也不可能低于20度。
布莫让星云是演化到末期的恒星以164km/s向外抛洒的气体分子所形成的星云。科学家分析，太空接近于真空，因此热传递慢。星云在内部的压强作用下会在真空中膨胀。就像爆炸的过程： 气体绝热膨胀，体积增大，温度就会下降，因此温度低于背景温度。
实验室中创造的最高纪录是0.5*10^（-7）K，却无法达到0k。因为绝对零度，意味着绝对静止，万物都是相对的，你不动，地球也在动，因此你测不到。
量子力学中，测不准原则描述了你无法同时测得粒子的位置与动量，而绝对静止意味着速度为零、动量为零，显然是不可能存在的，因此绝对零度可以无限接近，但永远达不到，因为组成物质的基本粒子要维持量子特性。
宇宙中存在最高温度既然运动决定温度，如果分子速度无限快，动能无限大，温度不就可以无穷大了？既然是物质就要遵守物质的基本法则，物质的速度是有极限的。
《狭义相对论》中描述了 信息、能量的传播无法超越光速，静止质量不为零的物质无法达到光速，只能无限接近，因此温度也有了上限。
除此之外，宇宙万物都源于最初那场炙热的能量喷发，因此最高温就是把整个宇宙压缩回去，在那个极度致密，快要井喷之时所具有的温度。
普朗克温度物体辐射出的电磁波，波长越短，能量越大，辐射温度也就越高。在黑体辐射理论中，物理学家普朗克发现了能量不是连续的，而是一份一份的。 每一份不可能再分割的最小单位称之为量子 。
量子的出现意味着时空也并非连续的（测不准原理、波粒二象性），因此普朗克计算出了空间的最小尺度“普朗克长度”，时间的最小尺度“普朗克时间”，而宇宙大爆炸开始后的普朗克时间内，释放出的电磁波（光）就是宇宙第一份最炙热的能量，电磁波的波长为普朗克长度，辐射温度为普朗克温度，它就是宇宙的最高温度，数值为1.41 x 10^32 K（1.41亿亿亿亿K）， 除非再来一次宇宙大爆炸，否则无法达到宇宙最高温。
太阳核心温度约为2000万 ， 人类的最高纪录是欧洲核子研究中心，大型强子对撞机制造出的“迷你大爆炸”，达了10^13k（10万亿K），只有普朗克温度的千亿亿分之一。
先来看看我们所能理解的温度变化吧。
-273.15 绝对零度，是温度的极限。目前，我们可以制造距绝对零度只差三千万分之一度的低温，但仍不可能得到绝对零度。
-264 C 铌钛合金的超导临界温度，这个温度下呈现超导抗磁的特性。
-240 冥王星的最低温度
-120 月球表面温度最低值
-117 酒精的凝固温度，所以酒精的温度计可以在极地使用，而水银温度计不可以。
-90 地球最低温 、大气最低气温
-70 北极最低气温
-50 雪莲，世界上最不怕冷的花，即使-50 ，也鲜花盛开。
42 人体温度极限
100 开水
700 烟头、蚊香的温度
1534 高炉铁水
3410 钨的熔点
熔点最高的物质是铪合金(Ta4HfC5),熔点高达4215
地心温度约为6000
太阳中心温度约为2000万 。
5亿 普林斯顿等离子物理实验室中的托卡马克核聚变反应堆利用氘和氚的等离子混合体于1994年5月27日创造出来的
4万亿 美国能源部布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）用巨型粒子对撞机对撞金元素离子，制造出了“超级大爆炸”。制造出了有史以来实验室中的最高温度———4万亿摄氏度。
从-273.15 到4000000000000 ，看似温度没有上限，这不过是我们的错觉罢了。其实温度同样是有上限的。根据黑体辐射理论，只要有温度就会辐射出特定的电磁波，其中的波长与温度直接相关，温度越高，波长也就越短。由量子理论可知波长的最短空间长度为“普朗克长度”，用这样的方法反推出最高的温度也就是普朗克温度，数值为1.41 x 10^32 K。
温度下限，大家已经很好理解了。温度是物质内部振动强度的表征，振动的越剧烈温度越高，而完全静止不运动便是温度的下限了。所以理论上算得如果物体中的原子、分子完全不动，便是零下273.15度。
如果觉得这些理论晦涩难懂，给大家来个通俗易懂的。
我们生活的宇宙是137亿年前，由一个极度致密炽热的奇点爆炸产生的。爆炸的原点温度便是1.41 x 10^32 K！这是宇宙曾经有过的最高的温度，如同一个炮竹，爆炸之后便开始膨胀，温度也开始下降。
所以，在我们可以观测的所有时空之中，都无法超越这个温度。那一刻，宇宙的所有能量聚于一点。
这个问题本身是有问题的，因为高温并非没有限制，在现有的理论之下，最高温度为普朗克温度。这个温度是如何计算出来的呢？这得从黑体辐射理论讲起。黑体辐射理论认为，任何有温度的物体都会辐射电磁波，电磁波的波长与温度有关系，温度越高，波长越短。而空间长度是有下限的，被称为“普朗克长度”，经典量子力学以为比普朗克长度更短的长度没有意义。以此普朗克长度换算过去，得到的温度就是普朗克温度，数值为1.41 x 10^32 K。
最低温之所以有限制，是因为温度的本质表征的是原子、分子的振动强度，振动的越快，温度越高；振动的越慢，温度越低。而这种振动的快慢是有下限的，即完全不振动。若是一个物体内部的原子、分子全部静止不动，那么此刻它的温度就是最低的，称为“绝对零度”，即开尔文温标的0K，对应的摄氏度为零下273.15度。不过绝对零度只是一个理论极限值，无法达到。
说到这里，我想起了如今有一项很前沿的技术，叫做“激光制冷”。一般情况下，激光只能用于加热，因为电磁波将能量传递给物体，引起物体内能的增加。但由于温度与原子振动存在直接关系，激光也可以对原子施加一个反向的作用力，将原子分子的振动幅度大大减小，从而实现将其降温的目的。目前的低温极限大多是用这种方法实现的，已经非常接近绝对零度了。
凯测
2024-11-27 广告
