零下273.15度的绝对零度有多可怕？时间和空间的意义都将消失！

哈锥盾

在地球上，人类曾经在南极记录到了最低的自然温度，达到了零下89.2摄氏度（-89.2 ℃）。不过，人类可以制造出比这更低的温度。以常见的液氮为例，其温度仅为-196 ℃，氮分子在这种低温下呈现为液态。液氢是火箭常用的一种燃料，其温度更是低至-253 ℃。

那么，温度最低可以冷到什么程度呢？

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物质是由各种粒子构成的，粒子的永不停歇热运动给予了物质温度。因此，粒子的动能越大，它们所组成物体的温度也就会越高。虽然粒子的最快速度是有限的光速，但由于相对论效应，粒子的动能可以是无限的，所以温度可以无限升高。

不过，目前的物理学所能描述的最高温度是普朗克温度，其大小约为1.42×10^32度，这个温度只在138亿年前宇宙大爆炸的一瞬间达到过。对于普朗克温度以上的状态，现代物理学还无法描述，只能等待未来量子力学的创立。

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另一方面，如果要让温度变得足够低，就要让粒子的动能变得足够小。那么，粒子的动能最小是多少呢？

显然，当粒子不再运动时，动能为零时是最小值。此时，温度也会降到最低，对应的温度被称为绝对零度，其大小为-273.15 ℃（或者0 K），这是根据实验结合理论推导出来的结果。正因为如此，温度不会无限降低，绝对零度是温度的下限。

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宇宙在最初时刻达到过普朗克温度，但绝对零度无论如何都达不到。经过138亿年的膨胀冷却，目前整个宇宙的平均温度为-270.42 ℃（宇宙微波背景辐射的温度），仍然比绝对零度高了2.73度。

目前已知最接近绝对零度的温度是在实验室中实现的，物理学家把一块金属铑冷却到了-273.1499999999 ℃，但仍然高出绝对零度0.0000000001度，就是无法达到绝对零度。

那么，为什么温度不能冷却到绝对零度？

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爱因斯坦的相对论表明，宇宙中不存在绝对静止的参照系，任何物体都存在某种运动，静止只是相对的。另一方面，量子力学表明，粒子不会停止运动，否则它们的位置和动量就能同时被精确测量出来，从而违背不确定性原理。因此，粒子的动能始终大于零，温度始终会高于绝对零度。

如果宇宙达到绝对零度又会怎样？

首先，当温度达到绝对零度时，现代物理学的两大基石——相对论和量子力学都会崩溃，这与超过普朗克温度的情况一样。不仅如此，就连时间和空间的意义都会消失。

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在绝对零度的宇宙中，一切能量都会完全耗尽，空间中没有任何能量，宇宙不再发生任何变化，时间完全停止，或者说时间变得没有意义。那么，宇宙真的会耗尽所有能量吗？

热力学第二定律，即熵增原理表明，宇宙最终确实会耗尽能量，但不是所有能量，而是有用能量，它们都转变成热能。到了那时，宇宙将保持最低但非零的能量状态，温度最终达到了热平衡，但不是绝对零度。

宇宙将会停止运转，这就是宇宙的一种可能结局——热寂。如果质子衰变真的出现，那么，经过10^100年后，宇宙将会迎来这样的结局。当然，对于人类乃至宇宙而言，这个时间是在十分久远的未来。