什麼是寒冷?對於普通人而言,零度就是寒冷,因為這是標準大氣壓下冰水混合物的溫度,如果溫度再低一點,水就會完全結成堅硬的冰。
不過零度並不是世界上最低的溫度,世界上最低的溫度被稱為絕對零度,也就是零下273.15攝氏度。絕對零度的提出是理論推導和實驗證明的結果,而在宇宙之中並沒有達到絕對零度的物質存在。對於人類而言,南極的寒冷足以令人顫慄,但迄今為止在南極錄得的最低溫度也沒有超過零下90攝氏度,而這與絕對零度還差得十分遙遠。不過在航天工程中,有一種不可或缺的物質溫度與絕對零度較為接近,那就是火箭的燃料液氫。我們通常所見的氫都是以氣體的形式存在的,而在標準大氣壓下,如果溫度達到了零下252.87攝氏度,那麼氫就會變為一種無色的液體,這就是液氫。
不過液氫也不是最低溫的事物,宇宙的溫度比它還低。
宇宙自誕生之後,一直處於冷卻之中,而最新測得的宇宙微波背景輻射溫度為零下270.42攝氏度,這已經與絕對零度非常接近了。那麼是否還能夠更接近於絕對零度呢?可以,在實驗室中,科學家們曾經把金屬銠冷卻到了零下273.1499999999攝氏度,與絕對零度只差了0.0000000001度。既然只差了0.0000000001度,為什麼不加把勁,把它冷卻到絕對零度呢?這是因為絕對零度是絕對無法達到的溫度,無論採用何種方法都不可能實現。
要弄清箇中原因,我們必須先要明白溫度是什麼?在很多人的概念中,溫度就代表著冷與熱,而這只是我們身體對於溫度的感知,而並不是溫度的本質,溫度的本質其實是運動。
宇宙中的一切都是由物質所構成的,而從微觀角度來看,所有的物質都由基本粒子所組成。
而粒子始終處於運動之中,而運動產生溫度,或者我們也可以說運動本身就是溫度。而溫度的高與低就取決於運動的快與慢。舉例而言,一塊燒紅的鐵,它內部的粒子運動速度是非常快的,而一塊冰冷的石頭,它內部的運動也從未停歇,只不過相對於熾熱的鐵塊而言,它內部粒子的運動速度較慢而已。
其實,說溫度取決於運動的快與慢並不是十分準確,更為準確地說應該是取決於運動所產生的動能,因為運動的速度是有限的,最快不可超越光速,但動能就不同了,粒子的動能並沒有確定的上限,也就是說溫度並沒有確定的上限。而通常所說的普朗克溫度只是現代物理學所能夠描述的最高溫度,而並不代表了理論上可能達到的最高溫。
溫度沒有上限,但卻有著明確的下限,這個下限就是零下273.15攝氏度,也就是絕對零度。溫度為什麼會有下限呢?因為粒子的運動不會停止,粒子的運動速度可以很慢,但絕對不會靜止。
如果粒子真正停止了運動,那麼《三體》中「沒有物理」的梗就會成真,也就是說整個物理學會因此崩塌。正如我們所有人都知道的那樣,現代物理學的兩大支柱是量子力學和廣義相對論,量子力學著眼於微觀世界,可以完美描述除引力以外的三種基本力,而相對論則在宏觀世界中對引力進行了無可挑剔的闡述。而量子力學起始於不確定性原理,簡言之就是無法同時測準粒子的位置和動量,可如果粒子能夠靜止不動,那麼不確定性原理就被打破了,量子力學就崩塌了。
而相對論明確表示宇宙中不存在絕對靜止的參考系,所以也就不存在絕對的靜止,如果粒子絕對靜止,那麼相對論也就崩塌了。
所以粒子不會靜止,絕對零度也不可能實現。那麼如果真的實現了絕對零度,又會怎樣呢?那可能是最可怕的事情了,因為一切都將變得沒有意義。
宇宙的基礎就是時空,也就是我們所說的時間與空間,在科幻作品之中,當有人發動「時間停止」能力,一切就會靜止不動,而這個畫面告訴了我們一個道理,那就是時間代表了運動,而絕對零度就代表絕對靜止,在一個絕對靜止的環境之下,時間將變得毫無意義,因為無論過去多久,一切都沒有絲毫改變,我們也可以說在完全靜止的環境下,時間根本就不復存在。當時間失去了意義,一切也就失去了意義。