在我國(guó)的北部地區(qū)，一月份的氣溫通常低至零下五至十?dāng)z氏度，甚至更低。與此相反，在南部地區(qū)的某些地方，氣溫相對(duì)較高，通常在零上五至十?dāng)z氏度之間。

氣溫的波動(dòng)直接影響著我們穿衣的厚薄。事實(shí)上，溫度是人們?cè)谌粘Ｉ钪兄b選擇的關(guān)鍵因素。無(wú)論是哪種生物，都有一套適應(yīng)溫度變化的機(jī)制。過(guò)高或過(guò)低的溫度都會(huì)對(duì)生物體本身造成影響。

目前，全球正面臨著因氣候變暖導(dǎo)致的氣溫上升的挑戰(zhàn)。據(jù)預(yù)測(cè)，到了2100年，全球的平均氣溫可能上升1.4至5.8攝氏度！無(wú)論是氣溫上升還是下降，對(duì)全球而言都不是好兆頭。

轉(zhuǎn)過(guò)頭來(lái)，我們?cè)僮屑?xì)探討一下溫度這個(gè)概念。

大家都知道，溫度是衡量物體冷熱程度的物理量，而我們對(duì)溫度的理解主要基于冷和熱這兩個(gè)概念。溫度對(duì)于生物體而言，也是一個(gè)至關(guān)重要的因素。

無(wú)論是人類還是其他生物，對(duì)溫度的敏感程度都相當(dāng)高。地球上大多數(shù)生物都生活在幾攝氏度至50攝氏度的溫度范圍內(nèi)。

如果環(huán)境溫度低于某個(gè)臨界點(diǎn)，生物的新陳代謝會(huì)受到干擾，蛋白質(zhì)合成受阻，導(dǎo)致脫水和變性。

而高溫會(huì)破壞酶的活性，例如在夏天，由于胃蛋白酶活性降低，人們可能會(huì)食欲不振，高溫還會(huì)導(dǎo)致缺氧和神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等癥狀。

正常情況下，人體溫度約為37攝氏度。在感冒發(fā)高燒時(shí)，體溫可能上升至40攝氏度。即便只有三攝氏度的溫差，對(duì)身體的損害也是巨大的。這表明人類是多么的脆弱。

除了對(duì)生物體的影響外，溫度在其他領(lǐng)域也是一個(gè)不可忽視的因素。

例如，在物理學(xué)和化學(xué)中，溫度具有特殊的意義。在物理領(lǐng)域，溫度是粒子運(yùn)動(dòng)的直接體現(xiàn)；在化學(xué)領(lǐng)域，不同溫度下的物體狀態(tài)各異。

1.溫度可以影響化學(xué)反應(yīng)的速度。

2.溫度可導(dǎo)致物體出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象。

3.溫度在熱力學(xué)中扮演了重要角色。

4.溫度不同，聲速和空氣密度也會(huì)隨之變化。

溫度計(jì)的工作原理就是基于熱脹冷縮的原理。當(dāng)溫度上升時(shí)，溫度計(jì)內(nèi)的物質(zhì)會(huì)膨脹；而當(dāng)溫度下降時(shí)，物質(zhì)則會(huì)收縮。

從宏觀角度來(lái)看，溫度實(shí)際上是物體冷熱程度的表達(dá)方式，這也是人們對(duì)溫度最直觀的感知。

然而對(duì)于人類而言，冷與熱是相對(duì)而言的，單純用冷熱程度來(lái)描述顯然不夠準(zhǔn)確。

假設(shè)有三杯水，溫度分別為0攝氏度、20攝氏度和40攝氏度。先將左手浸入0攝氏度的水中，右手浸入40攝氏度的水中，一分鐘后，同時(shí)將雙手浸入20攝氏度的水中，此時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)左手感受到的是“熱”，右手感受到的則是“冷”。

顯然，僅僅通過(guò)冷熱關(guān)系無(wú)法精確描述溫度。

因此，科學(xué)家們不得不尋找一種不受外界影響的單位，以客觀描述溫度這個(gè)物理量。

攝氏度是在1742年由瑞典天文學(xué)家安德斯·攝爾修斯提出的。經(jīng)過(guò)多次完善后，最終定義了1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，純凈的冰水混合物的溫度為0攝氏度，水的沸點(diǎn)為100攝氏度，并將中間的溫度差平均分為100份，每一份稱為1攝氏度。

1848年，開爾文勛爵發(fā)表了一篇名為《關(guān)于一種絕對(duì)溫標(biāo)》的論文，文中提出了“絕對(duì)零度”的概念，即溫度的起點(diǎn)（0K），也就是我們所稱的絕對(duì)零度。

1954年，第十屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)將這個(gè)值定為-273.15攝氏度，成為了宇宙溫度的下限。

有人可能會(huì)問(wèn)，為什么溫度會(huì)有一個(gè)下限，難道溫度不能更“冷”嗎？

讓我們重新審視溫度的本質(zhì)。

溫度是表示物體冷熱程度的物理量，從微觀角度看，溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，分子運(yùn)動(dòng)越激烈，物體的溫度就越高。溫度是物體分子平均動(dòng)能的體現(xiàn)（注意是平均動(dòng)能，而不是單個(gè)分子的動(dòng)能，因?yàn)閱蝹€(gè)分子不存在溫度）。

我們可以大膽地假設(shè)，如果物體的分子停止了熱運(yùn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么？

沒(méi)錯(cuò)，此時(shí)物體的溫度就達(dá)到了絕對(duì)零度。

在這個(gè)溫度下，粒子的動(dòng)能和勢(shì)能都降至零，內(nèi)能也為零，不與外界發(fā)生能量交換，包括電子都會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。

然而，這個(gè)假設(shè)在現(xiàn)實(shí)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，絕對(duì)零度只是理論上的值，實(shí)際中無(wú)法達(dá)到。

根據(jù)量子力學(xué)的不確定性原理，粒子的位置和動(dòng)量無(wú)法同時(shí)被確定。如果粒子停止運(yùn)動(dòng)，那么其位置和速度就成為確定值，這將破壞量子力學(xué)的根基！

為了盡可能接近絕對(duì)零度，科學(xué)家們進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，并取得了顯著成果。其中，激光冷卻法是一種利用多道激光將氣體分子減速，從而降低其平均動(dòng)能的方法。當(dāng)原子的量子態(tài)都凝聚成單一的量子態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)玻色-愛(ài)因斯坦凝聚現(xiàn)象。1995年，埃里克·康奈爾和卡爾·威曼首次獲得了玻色-愛(ài)因斯坦凝聚，成功創(chuàng)造出了1.7×10^-7 K的低溫環(huán)境。

而最新的實(shí)驗(yàn)表明，人類創(chuàng)造的最低溫度已經(jīng)達(dá)到了-273.149999999k。

在討論了溫度的下限之后，我們?cè)賮?lái)看看溫度的上限。

通常情況下，幾千攝氏度就已算是極高溫。例如，太陽(yáng)表面的溫度超過(guò)5770k。而在我國(guó)第一顆原子彈爆炸中心的溫度高達(dá)5000萬(wàn)攝氏度，氫彈的溫度甚至可能超過(guò)一億攝氏度！使用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，人類甚至能夠創(chuàng)造出5萬(wàn)五千億攝氏度的高溫。

然而，這些溫度與宇宙最高溫相比，仍然相形見絀。

根據(jù)宇宙大爆炸假說(shuō)，138億年前，宇宙由一個(gè)奇點(diǎn)爆炸產(chǎn)生，誕生了1.417×1032開爾文的極高溫度，這個(gè)溫度僅存在了5.39×10???秒。普朗克溫度成為了溫度的上限值，并且在未來(lái)的宇宙中，不可能再出現(xiàn)如此高的溫度。

最后，我們來(lái)總結(jié)一下。

溫度實(shí)際上是有范圍限制的，絕對(duì)零度是溫度的下限，而普朗克溫度是溫度的上限。這兩者都只是理論上的值，無(wú)法在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)。溫度的本質(zhì)是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，而宇宙中的所有粒子都在持續(xù)不斷地運(yùn)動(dòng)著。即使宇宙背景輻射的溫度也有3k。因此，沒(méi)有物質(zhì)，也就不存在溫度這一概念。