溫度究竟是什么?現(xiàn)代物理學(xué)家認為“溫度是物質(zhì)熱運動的一個物理量”，即溫度是依物質(zhì)而存在的，離開了物質(zhì)就無所謂溫度了。在科學(xué)上，溫度其實是物質(zhì)里含有能量多少的一種度量。

自然界的低溫極限

科學(xué)家經(jīng)過多年研究，已經(jīng)有了明確的結(jié)論：自然界有一個最低的溫度，稱為“絕對零度”。物體溫度不能“冷”到低于這一極限值，因為在這個溫度下，所有物質(zhì)的分子都停止運動，粘連在一起。絕對零度在國際單位制中記為“OK”，也稱為熱力學(xué)零度?！癒”為溫度的單位，是為紀(jì)念英國物理學(xué)家拉格斯男爵開爾文而命名的。OK相當(dāng)于－273.15℃。

人們是怎么發(fā)現(xiàn)這個“絕對零度”的?16世紀(jì)末葉，法國物理學(xué)家阿蒙通發(fā)現(xiàn)：在水的沸點以下，溫度與氣體壓力成正比。他認為壓力下降應(yīng)有個限度，因而溫度的下降也就有個限度，那時他推算出溫度下降的限度是－246℃?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)，氣體的體積與壓力和溫度都有關(guān)系：不論是加大壓力，還是降低溫度，氣體的體積都會縮小。1787年，法國物理學(xué)家查理將此寫成一個定律：一定質(zhì)量的氣體，壓力不變，溫度每降低1℃，氣體體積的縮小為其在0℃時體積的1／273。照此推算下去就得到了一個結(jié)果：最低溫度-273.15℃。按照這個說法，溫度降到－273.15℃時，氣體的體積豈不是要變成零了?這似乎不可能。又過了幾十年，科學(xué)家換了一種說法，說氣體的溫度是分子運動的結(jié)果，分子相互碰撞才產(chǎn)生溫度。物體有溫度，是因為分子、原子在運動，運動得越快，溫度越高；反之，分子、原子的運動越減弱，溫度就越低，越冷越不動，最后達到－273.15℃的時候，分子就完全停止運動了。于是，這個溫度就是自然界溫度的下限。

實驗室制造出的最低溫度

雖然無法比絕對零度更寒冷，不過世界各地的科學(xué)家依然你追我趕，看誰能制造出更接近絕對零度的溫度環(huán)境。

2003年，由德、美、奧地利等國科學(xué)家組成的一個科學(xué)小組改寫了人類所達到的最低溫度記錄：他們在實驗室中達到了僅比絕對零度高0.5納開爾文(1納開爾文等于10億分之1開爾文)的溫度，而此前的記錄是比絕對零度高3納開爾文。這是人類歷史上首次達到絕對零度以上1納開爾文以內(nèi)的極端低溫!

這樣的低溫是如何達到的呢?冷卻其實就是從一個物體取出能量，然后將能量排放到其他地方的過程。如果能做到不斷地從物體中奪取能量然后排放掉，物體的溫度就會越來越低。要得到超低溫度，首先要把物體進行激光冷卻。用特定的激光照射被冷卻的原子，射入的激光先被吸收，然后會在不同的方向重新射出。掌握好這項技術(shù)，就能做到散射的能量較吸收能量稍高。由于總能量守恒，能量的差額取自原子的運動，原子因而被減速，換句話說，原子的溫度降低了。

超低溫現(xiàn)象

當(dāng)環(huán)境溫度在接近絕對零度的時候，許多物質(zhì)都會呈現(xiàn)出與平時截然不同的奇妙現(xiàn)象，這就是超低溫現(xiàn)象。

當(dāng)溫度達到零下190多攝氏度時，空氣會變成淺藍色的液體。鮮花放進液態(tài)空氣中浸一下，就會變得玻璃一樣脆，一擺動就叮當(dāng)直響。雞蛋、石蠟等在液態(tài)空氣中會發(fā)光。

金屬在超低溫下也會變得面目全非：水銀(汞)在常溫下是銀色的液體，但是一旦把它放進超低溫下，立即就會凍成“大頭針”：鉛在常溫下是軟綿綿的，超低溫下卻變得富有彈性；鉛制作的鈴鐺在常溫下?lián)u起來像悶葫蘆，用液態(tài)空氣浸泡過后，搖起來卻發(fā)出銀鈴般的清脆響聲；錫和鉛恰恰相反，好端端的錫壺在超低溫下會變成煤灰似的一團粉末。例外的是銅，它在常溫和超低溫下均能保持很好的韌性和強度，所以許多超低溫設(shè)備常用銅制作。

自1911年以來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)許多金屬在超低溫下會呈現(xiàn)“超導(dǎo)現(xiàn)象”，即金屬失去電阻!目前世界上的電能大約有四分之一損耗在輸電電路上，一旦制作成沒有電阻的導(dǎo)線并成功大范圍投入使用，那就意味著全世界發(fā)電量增加了四分之一!

超低溫下還存在超流現(xiàn)象。超流體是超低溫下具有奇特性質(zhì)的理想流體，即流體內(nèi)部完全沒有粘滯。超流體所需溫度比超導(dǎo)還低。氦有兩種同位素，即由2個質(zhì)子和2個中子組成的氦－4和由2個質(zhì)子和1個中子組成的氦－3。液態(tài)氦－4在冷卻到2K以下時，開始出現(xiàn)超流體特征。

超低溫現(xiàn)象還有許多廣泛的運用與誘人的發(fā)展前景，相信不久的將來科學(xué)家會利用超低溫現(xiàn)象為人類造福。

最高溫度極限是多少?

那么溫度既然存在最低溫極限，是否也存在“最高溫度極限”呢?現(xiàn)代物理學(xué)還無法回答這個問題。但是，也有科學(xué)家提出自己的觀點，如中國著名物理學(xué)家葉建敏提出的“粒子壽命公式”。他認為存在“絕對至高溫度”，這個溫度就是所有“粒子頃刻衰變的臨界溫度”中的一個最高的溫度，這也是“宇宙大爆炸”發(fā)生時的溫度上限。

根據(jù)“大爆炸”理論，宇宙大爆炸那一刻，溫度達到無窮大；宇宙大爆炸后10^-43秒，溫度達到10³²K，約為1億億億億攝氏度；宇宙大爆炸后10^-35秒，宇宙溫度繼續(xù)下降，當(dāng)時的溫度達到10²⁸K，約為10000億億億攝氏度；宇宙大爆炸后10^-32秒，溫度約為1億億億攝氏度；宇宙大爆炸10^-12秒后，溫度達到1億億攝氏度；宇宙大爆炸后10^-6秒，溫度達到10000億攝氏度；宇宙大爆炸后10^-4秒，溫度達到1000億攝氏度，這也是超新星爆發(fā)時其星核的溫度；宇宙大爆炸后1秒，溫度降低到約為100億攝氏度；在大爆炸后的大約3秒，溫度降到了10億攝氏度，這也是最熱的恒星內(nèi)部的溫度。現(xiàn)在人類在實驗室內(nèi)創(chuàng)造的最高溫度是35億攝氏度。

責(zé)任編輯 蒲 暉

人體耐寒與耐熱的極限

水溫在0℃時人可以忍受15分鐘，5℃時人可以忍受1小時，10℃時能呆3小時，25℃時能呆一晝夜。就耐高溫來講，曾經(jīng)有過實驗，在相當(dāng)干燥的空氣中，健康人能在50℃的高溫中呆上兩個小時，在70℃的高溫中能呆上15分鐘，在100℃的高溫中呆上1分鐘。但如果在45℃的濕空氣中呆上1小時，就會發(fā)生中暑昏迷。所以，可以確定的是，人體耐高溫極限是受濕度影響的。當(dāng)氣溫和濕度達到某一界限時，人體的熱量散不出去，體溫就要升高，超過人的忍耐極限，便會造成死亡。