溫度的概念在生活中十分常用，比如水溫、體溫、氣溫。通過溫度的高低，我們可以知道物體有多熱。但溫度的本質(zhì)究竟是什么呢？溫度究竟是如何產(chǎn)生的呢？
物體都有溫度，因?yàn)槲矬w本身具有熱能，而物體的熱能則是來自于微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)。由此可見，溫度在本質(zhì)上反映的是粒子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。
宏觀物體中包含著大量的微觀粒子，例如，一個(gè)人估計(jì)由10^27（1000億億億）個(gè)原子組成，這些微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，更多地發(fā)生碰撞或者其他相互作用，宏觀物體表現(xiàn)出的溫度就會(huì)越高，反之亦然。
不過，溫度并非絕對(duì)的概念，我們無法直接說一個(gè)物體的溫度是多高，需要設(shè)定一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)。在生活中，我們最常用的攝氏溫標(biāo)以水的冰點(diǎn)作為0 ℃，以水的沸點(diǎn)作為100 ℃（都在一大標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下），中間分100等份，基于此就能用于表示物體的溫度。
最低溫度是多少？
如上所述，溫度表征的是粒子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度，如果粒子完全靜止，沒有熱運(yùn)動(dòng)，此時(shí)就會(huì)達(dá)到最低溫度。在熱力學(xué)中，最低溫度被稱為絕對(duì)零度，定義為0 K，這相當(dāng)于-273.15 ℃。
然而，量子力學(xué)的不確定性原理表明，粒子的位置和速度不可能同時(shí)被精確測(cè)量出來，這就意味著粒子不能絕對(duì)靜止。而相對(duì)論也表明，宇宙中不存在絕對(duì)靜止的參照系，所以絕對(duì)靜止的粒子不存在。
因此，絕對(duì)零度是無法達(dá)到的最低溫度極限。既然這個(gè)溫度無法達(dá)到，人們又是如何知道它等于-273.15 ℃呢？
這就要用到查理定律或蓋-呂薩克定律。以蓋-呂薩克定律為例，對(duì)于理想氣體，如果氣壓恒定，那么，體積與溫度之比就是一個(gè)恒定的常數(shù)。通過測(cè)定多組理想氣體的體積-溫度數(shù)據(jù)，就能擬合出一條直線，再進(jìn)行外推就能算出絕對(duì)零度。
雖然我們?cè)谄綍r(shí)不會(huì)接觸到接近絕對(duì)零度的溫度，但宇宙的平均溫度其實(shí)非常低，只有-270.42 ℃。物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中還能創(chuàng)造出更低的溫度，目前人類達(dá)到的最低溫度為-273.149999999962 ℃，僅比絕對(duì)零度高了0.000000000038 ℃。
最高溫度是多少？
另一方面，光速是粒子運(yùn)動(dòng)速度的上限，如果粒子達(dá)到光速，熱運(yùn)動(dòng)最為劇烈，此時(shí)應(yīng)該就會(huì)達(dá)到最高溫度。但實(shí)際情況并非如此，因?yàn)榱Ｗ拥乃俣葻o限接近光速時(shí)，動(dòng)能將會(huì)變得無窮大。
在中學(xué)物理中，我們所學(xué)的動(dòng)能公式為（Ek=1/2mv^2），就算速度達(dá)到光速，動(dòng)能也是有限的。但事實(shí)上，這個(gè)公式并不適用于亞光速、光速的情況，只能在低速情況下使用。
在接近光速時(shí)，相對(duì)論效應(yīng)將會(huì)變得極為強(qiáng)大，只能使用如下的公式：
事實(shí)上，如果速度足夠低，上述公式經(jīng)過泰勒級(jí)數(shù)展開之后，可以忽略高階項(xiàng)，結(jié)果就能得到我們常用的動(dòng)能公式，這其實(shí)是相對(duì)論在低速下的一個(gè)近似公式。
從相對(duì)論公式來看，粒子的速度無限趨于光速時(shí)，動(dòng)能將會(huì)無限增大，這意味著溫度可以變得非常高，并且是沒有上限的。不過，目前的物理學(xué)理論無法描述過高溫度乃至無限高溫度之下的物理狀態(tài)。
目前理論所能描述的最高溫度為1.4×10^32 ℃，即1.4億億億億度，這就是普朗克溫度。當(dāng)溫度達(dá)到這么高的程度時(shí)，主宰宇宙的四大基本作用力（引力、電磁力、強(qiáng)核力、弱核力）將會(huì)統(tǒng)一成為一個(gè)力，所有粒子都會(huì)變成純能量，這種溫度被認(rèn)為只出現(xiàn)138億年前宇宙大爆炸的最初一瞬間（5×10^-44秒之內(nèi)），后來宇宙不斷膨脹冷卻，如今宇宙平均溫度只比絕對(duì)零度高了2.73 ℃。
至于普朗克溫度以上的物理狀態(tài)，沒人知道究竟是怎樣的，也不知道該如何讓溫度達(dá)到那么高的程度，所需的物理學(xué)理論目前還沒被創(chuàng)立出來。無論是最低溫度，還是最高溫度，都會(huì)讓已知的物理定律崩潰，時(shí)間和空間的概念全部失去意義。
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