为什么绝对零度是宇宙最低温度？ 第1页

最早提出绝对零度的可能是大科学家、化学之父之一的波义尔，他观察到硝石（硝酸钾）溶解于水而吸收大量热量，认为地球内部可能存在一种最低温度，他把这叫做“原始冷”。

从现在看来，波义尔这个观点和热素、燃素等歪理邪说一样，简直就是胡说八道。那个时代比较靠谱的是另一个科学家阿蒙顿，1702年，他正在改进空气温度计，他一定质量的空气维持一根水银柱，水银柱的高度随温度的变化而变化，因此可以用来表示温度。阿蒙顿想，如果温度降到最低，那空气的压强就接近于0 了，水银柱岂不是要变成0？也就是说，水银柱到0也就达到最低温度了吧？

阿蒙顿认为这个最低温度是无法达到的，因此并没有进一步对它进行研究。一个苏格兰物理学家乔治*马丁发现了阿蒙顿的成果，在1740年将这一点发表出来，并指出，最低温度大约在零下240°C。

现在我们知道，阿蒙顿的空气温度计原理就是高中的查理定律：理想气体的压强和绝对温度成正比。然而空气毕竟不是理想气体，所以阿蒙顿的-240°C有些偏差，也是可以理解的。

1779年，约翰·海因里希·兰伯特改进了一点，他发现- 270°C可视为绝对零度。但在当时，权威们却错漏百出，包括拉瓦锡、拉普拉斯和道尔顿在内的科学家都认为绝对零度一定在-600℃以下，大多数人认为绝对零度大约在-3000℃左右。

在焦耳等人对热力学进行了广泛而深入的研究后，终于等来了大神开尔文勋爵，他一锤定音，指出：绝对温度必须独立于任何特定物质的属性。这也宣布了绝对温标（也称热力学温度）的诞生，单位就用开尔文的名字来命名：开（K）！根据热力学方程，很容易计算出，绝对零度大约在-273℃，我们高中都学过。

在热力学中，绝对零度是热力学温标的最低极限，在绝对零度，理想气体的焓和熵都达到最小值。

而对于固体，考虑完美晶体（无缺陷），在绝对零度，它的晶格振动完全消失了。

热力学第三定律还表明，绝对零度不能达到，因为你无法用更冷的冷却剂去达到冷却的目的。

目前人类达到的最低温度来自2015年6月，麻省理工学院的物理学家们将钠钾分子气体冷却到500纳开尔文的温度。

量子力学也告诉我们，在绝对零度也并非能量为零，系统仍然具有基态的能量，这被称为零点能。

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近年来，又有人提出，在量子热力学中，某些系统可以达到“负温度”。

其实，“负温度”的系统比任何正温度的系统都要热。如果负温系统和正温系统接触，热量将从负温系统流向正温系统。这不是矛盾了吗？明明是负，怎么会比正的还热呢？

为了解决这一矛盾，科学家创造出了“冷度”这个物理量，为温度和玻尔兹曼常数乘积的倒数，从而解决了这一矛盾。温度为正的系统，熵值随着能量的增加而增加，温度为负的系统，熵值随着能量的增加而减少。所以，负温度是为了解释一些量子现象而引入的概念，在非量子体系下没有意义。

2013年1月3日，物理学家们宣布，他们首次创造了一种由钾原子组成的量子气体，其温度为负。

如果对最高温度和负温度有兴趣的，可以看下面的帖子：