深度长文：温度的本质到底是什么？温度有下限和上限吗？

我们每天都会关注天气温度的变化， 根据温度的变化选择增减衣服。你有没有想过，温度到底是什么？

物理学上来讲，温度是衡量物体冷热程度的物理量，地球上的生物对温度的变化都是很敏感的，当周围的环境温度低于某个临界值，生物就会出现代谢紊乱，脱水变性，蛋白质合成受阻等问题。

温度也不能过高，过高的温度会破坏酶的活性。大多数人在夏天都会感到没有食欲，就是因为天热的时候，胃蛋白酶的活性比较低，消化变慢。同时高温还会造成神经系统麻痹和缺氧等症状。

不过所谓的“温度是物体的冷热程度”这种定义其实是非常模糊的，很抽象，因为冷热本来就是相对的，用冷热程度描述温度的本质显然缺乏说服力。

举个例子，你把手放进0度的水冰里，然后再放进20度的水里，会感觉20度的水很热。但是如果你先把手放到40度的水里，然后再放进20度的水里，就会觉得20度的水冰凉。

那么，20度的水到底是冷还是热？很明显，仅靠冷热去描述温度是远远不够的。

在这种背景下，科学家们终于制定出了描述温度的具体标准，在一个标准大气压下，冰水的混合物的温度定义为0摄氏度，水的沸点温度定义为100度。

之后，科学家们发现温度并不是一直往下降，而是有一个极限最低值，绝对零度。那么，为什么温度会有极限最低值呢？

刚才说了，温度是物体的冷热程度，这种定义只是宏观上的表达，微观上来讲，温度是由分子热运动产生的。分子热运动越剧烈，温度就会越高。当然，物体的温度是大量分子平均动能的表现，而不是单个分子。

所以，如果分子停止了运动，那么温度就达到绝对零度了。

理论上讲，确实没错，分子的热运动停止了，意味着分子的势能和动能都为零，当然内能也就是零，分子处于绝对静止的状态。

但是，上面的假设是不现实的，因为任何粒子都会会永不停歇地做无规则运动，粒子不可能达到绝对静止的状态，所以绝对零度是不可能达到的，它只是一个理想状态下的极限温度。

从量子力学来讲，也是如此。在量子世界，微观粒子都具有不确定性，粒子的位置和速度不能同时确定，两者不确定性的乘积必须不小于一个常数。如果粒子的速度为零，意味着速度就是确定的，违反了量子力学的不确定性。

虽然知道绝对零度不能达到，但科学家们还是想通过实验来证明一下，于是科学家通过激光冷却等方法创造出了非常接近绝对零度的温度，仅仅比绝对零度零下273.15度高了38万亿分子一度！

不要以为差距如此小，但这种微小的差距也是难以逾越的鸿沟，不是通过努力就能超越的。

很多人都知道温度的下限绝对零度，那么温度有上限吗？很多人并不知道。

在我们日常生活中，几千度已经算是很高的温度了，但是几千度在宇宙里简直太小儿科了，随随便便一个恒星的温度就碾压这个温度了。

比如说，太阳表面的温度就达到6000度，在地球上，没有任何物体能承受如此高的温度。而太阳核心温度更是达到了惊人的1500万度。

不过，人类利用智慧能创造出比很多大自然温度都要高的温度，比如说原子弹爆炸瞬间的中心温度可以达到5000万度，而氢弹的温度超过一亿度。还有更高的温度，让人想象不到的温度，科学家通过大型粒子对撞机让两个粒子以接近光速的速度碰撞，碰撞瞬间可以创造出5万万千亿度的高温！

这个数字对于很多人来说是没有意义的，因为我们根本无法理解那个温度意味着什么。不过即便是那个温度，在宇宙最高温面前也不值一提。

宇宙中的最高温出现在138亿年前，宇宙大爆炸瞬间产生了1.4亿亿亿亿度的高温，这就是普朗克温度，是宇宙大爆炸发生一个普朗克时间之后的温度。

普朗克温度仅仅出现过一次，之后的温度再也没有出现过如此高温。理论上讲，宇宙大爆炸开始不到一个普朗克时间的温度可能会高过这个温度，但是普朗克时间是对我们意义的最小时间单位，小于普朗克时间的单位是没有意义的。

普朗克温度的意义不仅仅在于高得无法想象，还有更深的意义：如果你能创造出普朗克温度，就相当于创造出一个全新的宇宙。

总之，温度不但有下限，也有上限，之所以会这样，本质上来讲我们的宇宙是一个有限的宇宙，不允许任何无限的东西出现。不仅仅是温度，物体的其他物理量也都是有限的，比如说速度，密度等都不是无限的！