溫度,是我們再熟悉不過的物理學概念。我們都知道,水沸騰的溫度是100攝氏度,到0攝氏度的時候,水就會結冰。每一天我們都在根據溫度的變化決定穿什麼衣服。然而許多人可能不知道,溫度有下限,但是沒有上限。物理學家確定的溫度下限就是絕對零度,也就是零下273.15攝氏度,而宇宙中的恆星溫度可以達到上百萬攝氏度甚至上億攝氏度。
這究竟是為什麼呢?要解釋這個問題,我們先要了解一下溫度在物理學的含義。
在經典的物理學理論中,溫度指的就是物質內部粒子熱運動的程度,粒子運動越快,溫度也就越高。這幾乎等同於我們對速度的概念。單位時間內移動的距離越遠,速度就越高。當不移動的時候,速度就變成了零。溫度也是如此。
然而,溫度的「零」指的不是零攝氏度,而是指物質內部粒子完全停止活動的狀態,這也就是絕對零度,科學家們的測量結果顯示,絕對零度是零下的273.15攝氏度。然而,在宇宙中不存在沒有動能的物質,所以人類永遠無法達到絕對零度。
至於溫度沒有上限,其實也是這個概念,動能可以無窮大,所以溫度也可以無窮大。就像光是目前人類發現最快的物質一樣,迄今為止還沒有找到在宇宙中溫度最高的物質,每年都有新的高溫天體被發現。在人類對溫度的掌握中,加熱和製冷技術同樣困難。相比之下,製冷技術的難度更高。
人類很早就學會了使用火,冶鍊金屬的時候也能輕易獲得上千攝氏度的高溫。但是人類的製冷技術直到20世紀才得到突破,現如今人類的製冷技術已經能夠無限接近絕對零度。
對溫度的掌握,是人類社會技術發展的重要基礎,它是開啟未來的金鑰匙。