人造高溫已達5.5萬億度，零下273.15度卻無法達到？

看似無盡頭，實則有終點

目前人類能製造且保持一段時間的「最高溫度」是1億攝氏度，這個記錄是2020年4月24日由中國的可控核聚變實驗裝置「東方超環」創造的，一共持續了10秒。

如果不考慮「持續性」的話，人造最高溫度就是5.5萬億攝氏度，由歐洲大型強子對撞機在2012年生成，只在粒子對撞瞬間出現過。

什麼是溫度？

用物理語言來描述：溫度就是粒子運動速度的外在表現，不論是「一個」粒子還是「一群」粒子，它們的運動越快，溫度就越高，但這屬於微觀溫度。

從日常生活的角度來說，大量空氣分子的熱運動才是人類感覺到的宏觀溫度，它們受太陽熱輻射的影響，在大氣圈內反覆運動並傳導熱量，最終才營造出了今天14℃的地表平均溫度。

對人類來說單個或者多個粒子的5.5萬億攝氏度沒有任何威脅，也根本無法影響整個宏觀世界，這也是為什麼如果人暴露在太空中會被凍死而不是被太陽高溫毀滅的原因，畢竟太空物質密度太低，有限的幾個原子運動速度再快溫度再高，也不至於燒毀人體。

短暫的低溫之路

通過對「速度越快，溫度越高」的掌握，我們很容易就能反推出「速度越慢，溫度越低」，具體到微觀粒子身上來說，就是它們「越安靜」，由它們組成的宏觀物體表面溫度就會越低。

但相比動輒幾千億幾萬億的高溫，低溫之路明顯要短的多，因為在我們的宇宙裡最低溫度就是絕對零度，熱力學上叫0K，換算一下就是零下273.15攝氏度。

-273.15℃，這個在數量級上和5.5萬億℃相差甚遠的數字，在外人看起來似乎「更容易達到」，但事實上它就是物理學家的鏡中花水中月，和光速一樣屬於那種「可以無限接近但永遠無法達到」的宇宙鐵律。

絕對零度為何可望不可即？

在量子力學出現之前，確切來說是「不確定性」出現之前，物理學家們都認為組成物質的微觀粒子們是「十分牢靠」的，但隨著「不確定性原理」的出現，一切都變了。

不確定性原理的主要「對象」就是原子內部圍繞原子核運動的核外電子們，根據不確定性原理，物理學家們永遠無法確定「某個電子」的精確位置動量，只能用「概率雲」的形式儘可能預測它可能在什麼地方出現。

早期的愛因斯坦一直認為，「概率」就是物理學家數據收集不到家的託詞，整個宇宙本質上肯定還是確定性的，因此對量子力學的「不確定性原理」深惡痛絕，但無奈愛因斯坦本人也找不到證據來推翻不確定性，所以電子「什麼時間在什麼地方出現」是真的無法求出來的。

通向絕對零度的死胡同

在物體由原子組成，原子由原子核與核外電子組成，而核外電子又無法被精準定位的情況下，物理學家是無法把一個原子「百分百靜止」的，而沒有絕對靜止便沒有絕對零度，畢竟核外電子們還在運動並產生熱量。

目前科學家在宇宙中發現的最冷的地方，是5000光年外的回力棒星雲，那裡的溫度是零下272.15℃，比零下273.15℃的絕對零度剛好高了1℃，而我們宇宙目前的平均溫度則是零下270.42℃。

人造最低溫度

「追逐低溫」算是目前為止人類為數不多超過宇宙本身的行為，因為物理學家用雷射製冷（制動）生成過0.5納開爾文的低溫，換算下來僅比絕對零度高20億分之一k。

儘管距離絕對零度已如此之近，但物理學家們還是很清楚自己永遠無法達到絕對零度，除非有朝一日量子力學被修正，否則絕對零度就還是和光速一樣的宇宙鐵律。

溫度有上限嗎？

還是回歸到「溫度的本質是運動」上面來，在絕對靜止等同於絕對零度的情況下，「速度的上限就是溫度的上限」這個說法是沒有錯誤的，而我們宇宙「有意義的速度上限」就是光速，每秒三十萬公裡（299792458 m/s）的真空光速。

在目前的人類物理學裡唯一能達到光速的粒子只有光子，因為它沒有靜止質量，所以高速運動狀態下的質增效應對它不起作用。

而對光子以外的所有粒子來說，與希格斯場的相互作用都會讓它們獲得質量，進而永遠無法達到光速，從此和「最高溫度」無緣。

最高溫度在物理學中被稱為「普朗克溫度」，迄今為止它只在宇宙大爆炸瞬間的「普朗克時間」內出現過，那時所有粒子都還未誕生，四大基本作用力還同屬一體。

大體上來看，達到光速和達到最高溫度其實是一回事，就像絕對靜止和絕對零度是一回事一樣，但它們之間還有一個共同點，那就是同屬宇宙規律的一部分，不是人類能染指的。