科学家能创造上亿度的高温，为何永远无法突破绝对零度？

从宏观层面来说，温度是用于衡量物体冷热程度的物理量 ，这是我们日常生活中对温度最直观的理解。

我们常说的天气冷热、物体的烫与凉，都是基于这种宏观感受。

但从微观角度来看，温度的本质与分子的热运动密切相关。

世间万物都是由分子、原子或离子构成，这些微观粒子处于永不停息的运动状态，这种运动被称为分子热运动。而且，物体的温度越高，其分子的热运动就越剧烈。

例如，我们将一壶水放在火上加热，随着温度升高，水分子的热运动加剧，水会逐渐从液态转变为气态，形成水蒸气。

这是因为温度升高，分子获得了更多能量，运动更加活跃，分子间的距离增大，从而导致物质状态的改变。

分子的动能是分子热运动的能量体现。

由于分子的运动速度各不相同，它们的动能也不相等，而分子动能的平均值被称为 “分子平均动能”。温度正是物体内分子间平均动能的一种表现形式，温度越高，分子平均动能越大；温度越低，分子平均动能越小。

需要注意的是，温度是大量分子热运动的统计结果，对于少数几个分子甚至单个分子构成的系统，是没有温度意义的。

在地球上，地核的温度高达 6000 摄氏度以上，这一高温是由于地球内部巨大的压力以及放射性元素衰变产生的热量共同作用的结果。

地核的高温使得地球内部的物质处于熔融状态，形成了地球的液态外核和固态内核，对地球的磁场、板块运动等产生着深远影响 。

而在太阳系中，太阳作为核心天体，其内核温度更是高达 1500 万摄氏度 。

在太阳的核心，时刻进行着剧烈的核聚变反应，氢原子核聚变成氦原子核，同时释放出巨大的能量，这就是太阳能够持续发光发热的能量来源，为太阳系内的行星、卫星等天体提供了光和热，维持着太阳系的稳定和平衡。

随着科技的不断进步，人类已经能够在实验室中创造出远超太阳内核温度的高温。

其中，我国的 “东方超环”（EAST）便是这方面的杰出代表。

2020 年，“东方超环” 成功实现了 1 亿摄氏度等离子体运行 1056 秒的世界纪录，这一成果标志着我国在可控核聚变领域取得了重大突破，为人类未来利用核聚变能源迈出了坚实的一步 。

此外，韩国的超导托卡马克核聚变装置（KSTAR）也曾在 1 亿摄氏度的高温下产生等离子体流，持续时间为 20 秒，创造了新的纪录 。

而欧洲核子研究中心的大型强子对撞机更是产生了高达 10 万亿℃的高温，这一温度已经达到宇宙大爆炸后万分之一秒时的温度，让人类得以模拟宇宙诞生初期的极端环境，深入研究物质的基本结构和相互作用 。

说完了高温，下面来讲讲低温。

绝对零度，是热力学的最低温度，其数值为 - 273.15℃ ，在热力学温标中，绝对零度被定义为 0K（开尔文） 。

热力学温标又称开氏温标，是国际单位制中的基本温度单位，它与摄氏温标的换算关系为：T（K）= t（℃） + 273.15 。绝对零度代表着自然界中任意一个系统在平衡条件下可以趋近的最冷状态，是理论上温度的下限值 。

为什么人类无法突破绝对零度的限制呢？

根据量子力学理论，微观粒子具有波粒二象性，这意味着微观粒子不仅具有粒子的特性，还具有波动的特性。

同时，海森堡不确定性原理表明，我们无法同时精确地确定一个微观粒子的位置和动量 。如果一个粒子的位置被精确确定，那么它的动量就会变得完全不确定，反之亦然 。

在绝对零度时，粒子的热运动应该完全停止，即粒子的动量为零，位置也完全确定 。

然而，这与不确定性原理相矛盾 。因为如果粒子完全静止，其位置和动量就都能被精确确定，这是违反量子力学规律的 。

所以，微观粒子不可能完全静止，即使在理论上，绝对零度也是无法达到的 。

此外，微观粒子还存在零点能，这是量子力学中微观粒子在绝对零度下仍然具有的能量 。

零点能的存在表明，即使在最低能量状态下，微观粒子也不会完全静止，而是会在其平衡位置附近做微小的振动 。

这种振动是量子涨落的表现，使得微观粒子始终具有一定的动能，从而温度不可能降低到绝对零度 。

也可以从热力学第三定律来理解绝对零度的限制。

热力学第三定律指出，不可能用有限的步骤使系统的温度达到绝对零度 。

从热力学的角度来看，降低物体的温度需要使用制冷机，而制冷机的工作原理是通过消耗能量将热量从低温物体转移到高温物体 。

根据卡诺制冷机的制冷系数公式，温度越低，从低温物体移走热量所需消耗的功就越多 。当温度趋近于绝对零度时，需要消耗的功将趋近于无穷大，这在现实中是不可能实现的 。

即使在理论上达到了绝对零度，要维持这个温度也是极其困难的 。

因为任何与外界的相互作用，如测量温度时将温度计放入系统内部，都必然会通过信息通道（如实物、电磁信号等）与外界进行热交换 。

而使用特殊材料隔断这些信息通道的同时，也会阻碍对系统温度的测量和维持，所以绝对零度无法实现，即使真的可以达到，它也无法维持和确定 。