為什麼宇宙最低溫度是-273.15度?

首先，我們需要明確：宇宙最低溫度究竟是多少並不重要，畢竟溫度的標尺是人類制定的：冰水混合物的溫度是0度，水沸騰溫度是100度（標準大氣壓下），如果當初人類制定的這兩個標尺有所變化，比如說我們定義「冰水混合物溫度為100度」，那麼最低溫度就不會是-273.15度了！

我們今天所要說明的是為何宇宙中存在一個最低溫度（絕對零度），而不能再低了？那麼先讓我們了解下溫標（量度物體溫度數值的標尺）的發展歷史：

part 1溫標的發展史

一、華氏溫標

1724年，德國人華倫海特制定了華氏溫標，他把冰的熔點溫度定為32 ℉，把標準大氣壓下水的沸點溫度定為212℉，在32℉-212℉中間分為180等份，每一等份代表1度，這就是華氏溫標，符號F，單位是℉，

二、攝氏溫標

1724年，瑞典天文學家安德斯·攝爾修斯提出：一個大氣壓下的冰水混合物的溫度為0 ℃，水的沸點為100℃ ，中間劃分為100等份，每等份為1℃。攝氏溫標用符號C表示，用℃表示單位。

1954年的第十屆國際度量衡大會特別將此溫標命名為"攝氏溫標"，以表彰其貢獻。

三、熱力學溫標

1848年，威廉·湯姆森（第一代開爾文男爵）利用熱力學第二定律的推論卡諾定理引入熱力學溫標。

熱力學溫標，又稱開爾文溫標、絕對溫標，簡稱開氏溫標，是國際單位制中的溫度單位，K氏溫標用符號T表示，K表示其單位。

我們這裡所提的絕對零度指得便是0K，對應-273.15℃。絕對零度是熱力學的最低溫度，是粒子動能低到量子力學最低點時物質的溫度。

第一代開爾文勳爵：威廉·湯姆森

三種溫標的轉換公式如下：F=1.8C+32；F=1.8(T-273.15)+32。

根據上文的介紹，我們對三種溫標的由來以及絕對零度的概念有了一定的了解，接下來讓我們進一步來探討絕對零度這個概念。

part 2為什麼宇宙溫度不會低於-273.15度？

物質的溫度取決於其內原子、分子等粒子的動能。根據麥克斯韋-玻爾茲曼分布，粒子平均動能越大，物質溫度就越高。理論上，若粒子平均動能低到量子力學的最低點時，物質即達到絕對零度，不能再低。然而，絕對零度是不可能達到的最低溫度，自然界的溫度只能無限逼近。如果達到絕對零度，那麼所有粒子都將處於完全靜止的狀態，一切熱力學活動全部停止，然而現實中並不存在這種情況；此外從另一個角度看，如果粒子完全停止了熱運動，那麼它的速度和位置就確定了下來，這和量子力學中的相關理論是相悖的。

part 3 如何達到絕對零度？

前文我們了解到溫度是由微觀粒子運動引起的。那麼何為溫度高低呢？微觀粒子運動越劇烈，表示溫度越高，反之則溫度越低，那麼問題來了，我們是否能製造一個不運動的微觀粒子呢？當然目的是製造最低溫度？

當然理論上是可以的，但事實上卻無法達到，因為沒有一種手段可以讓微觀粒子的運動完全停止。現代能製造最低溫度的設備是NASA的冷原子云實驗室（CAL），一個類似冰箱大小的設備，於2018年5月21日被送到了國際空間站，在微重力的條件下展開雷射製冷的實驗。

雷射製冷：利用雷射的都卜勒製冷方式，每次以頻移欺騙原子，受激發的原子跌落基態會釋放吸收的能量，這個釋放能量大於吸收能量，每次操作都會讓原子失去能量，從而達到製冷的目的。

但即使如此，雷射製冷仍然只能達到-273.1499999999 ℃，但距離絕對零度仍然有一步之遙！

part 4 總結

通過本文的介紹，我們對溫標的歷史與絕對零度的概念有了一定的了解，絕對零度之所以是-273.15℃這是由一個大氣壓下冰水混合所定義的0℃的時候所決定的，以此時的0℃為標準，我們通過此時的微觀粒子運動劇烈程度計算出運動靜止時的溫度是-273.15℃，如果想要絕對零度為-300℃，這完全沒有問題，只需我們將攝氏溫標重新定義即可。