零下273.15℃的絕對零度有多可怕？它一旦出現，宇宙可能會終結
筆者 東邪
在日常生活中，超過30攝氏度的氣溫會讓人產生炎熱的感覺，超過37.5攝氏度的體溫會導致發燒，超過一百攝氏度的開水足以讓人的皮膚燙傷。對於人類來說，這些溫度都算是高溫，但在太陽面前，這些溫度甚至可以忽略不計，因為根據科學家的估測，太陽表面的溫度至少也有5000攝氏度，其內核的溫度更是高達1500萬攝氏度。
太陽表面的5000攝氏度是什麼概念？地球上最耐熱的物質是鉿合金，在標準大氣壓下它的熔點是4200攝氏度，這意味著地球上任何物質貼近太陽表面，立馬就會融化或者蒸發。然而科學家表示這還不是宇宙溫度的上限，準確地說，宇宙溫度是不存在上限的，因為科學家已經在實驗室中創造出了上億攝氏度的溫度。
而宇宙溫度是存在下限的，即理論上的絕對零度。之所以稱其為「理論上的溫度」，是因為科學家現在還造不出這樣的溫度，也還未在宇宙中發現絕對零度。那麼絕對零度到底是多少度？為什麼人類造不出這樣的溫度？
溫度的本質是什麼？
溫度是人類定義的概念，從宏觀上來講它是衡量物體冷熱狀態的指標，從微觀層面來看，它是衡量分子運動激烈程度的指標。1827年，英國植物學家布朗通過實驗發現了布朗運動，即懸浮在液體或氣體中的微粒會持續做無規則運動，而且這種運動是永不停歇的。後來的科學家在布朗運動的基礎上進一步揭開了溫度的本質，即分子的不規則運動情況。
分子運動需要動能，當分子獲得了充足的動能時，它們就會不規則運動。隨著獲得的動能的增加，不規則運動的激烈程度也在不斷增加。而分子之間的不規則運動會導致分子之間的撞擊，撞擊會產生熱量。雖然單個分子的撞擊所產生的熱量可以忽略不計，但大量分子撞擊產生的熱量不可忽略，從而引發了溫度的上升。
那麼什麼因素能為分子增加動能呢？最常見的自然因素就有太陽光，太陽輻射越強烈，空氣中的氣體分子碰撞的程度就越激烈，對外產生的熱量就越多，進而導致溫度上升，人體感覺到炎熱。同樣的道理，如果分子無法獲得足夠的動能，那麼它們的不規則運動就會減慢或減輕，導致碰撞所產生的熱量減少，在宏觀上體現為溫度降低。
絕對零度是什麼概念？
絕對零度是一個物理概念，它是溫度的最低極限，在數值上等於零下273.15攝氏度。同時絕對零度也是熱力學中的最低溫度，19世紀物理學家威廉·湯姆遜·開爾文提出了絕對零度的概念，後來熱力學以他的名字定義了溫標的單位，即開爾文(K)，因此科學家們也將絕對零度定義為溫標的開始，即0開爾文。
上面介紹到，溫度的本質是分子的不規則運動，當分子等微粒都不運動了，絕對零度就會出現。那麼地球上或者宇宙中是否存在不運動的微粒呢？答案是不存在的，因為運動是絕對的，靜止是相對的。那麼問題來了，溫度是需要通過介質進行傳播的，而太陽和地球之間的太空空間幾乎沒有物質，太陽是如何將熱量傳到地球上的呢？
太陽是如何給地球「加熱」的？
很多人認為太陽光本身就攜帶了巨大的熱量，它照射在地球的物質上，將熱量轉移到了地球物質上。但實際上地球的熱量都是它自己產生的，太陽發揮的是賦能的作用。太陽內部的核聚變會對外產生大量輻射，這些太陽輻射會向周圍的星球擴散。當一部分太陽輻射進入地球後，輻射中的光子和地球內部的分子發生碰撞，使得內部分子獲得了加速的動能。
這種現象並非發生在地球的局部區域，整個地球都籠罩在太陽的輻射中，因此地球內部所有的分子都會被太陽光子撞擊，然後產生加速運動，分子間的不規則運動加劇，導致分子間的碰撞加劇。根據能量守恆定律，分子的動能在撞擊的瞬間出現損失，而這部分損失的動能則轉化為了熱能，這就是撞擊、摩擦產熱的原因，也是地球內部持續產熱的原因。
由此看來，太陽之所以給地球加熱，並不是因為太陽光直接將熱量施加在地球物質上，而是因為太陽光子賦予了分子加速的能量，使得地球分子之間的不規則運動加劇。換而言之，太陽傳到地球上的並不是它所釋放的熱量，而是它的輻射。
為什麼太空中的溫度非常低？
除了向地球發出輻射之外，太陽還會對太陽系內其他星球發出輻射，但因為距離遠近的原因，靠得近的星球獲得更多輻射，距離較遠的星球則獲得更少的輻射。但無論是哪一顆星球，我們會發現星球與太陽之間的空間溫度非常低，低至零下272攝氏度，比較接近絕對零度，而星球卻能被太陽加熱，這是為什麼呢？
實際上這個問題的答案上面也講到了，因為太陽並沒有直接將熱量賦予分子，而是賦予了分子加速的能量。對地球是這樣，對其他星球已經宇宙空間中的分子微粒也是這樣。但不同的是，宇宙空間的狀態接近真空，即幾乎沒有分子微粒，因此太陽輻射無法在宇宙空間中找到賦能的對象，進而導致宇宙空間無法產生較高的溫度。
這個問題依然可以回到溫度的本質上進行解釋，分子的不規則運動導致了溫度的變化，而宇宙中大部分空間都是接近真空的狀態，即幾乎不存在任何物質分子。既然沒有物質分子，那麼輻射中的光子就無法在真空中發揮作用，即使輻射量再強，宇宙空間里的分子熱運動現象都非常低，所以那裡總是保持超低溫的狀態。
為什麼人類創造不出絕對零度？
首先，從溫度的本質出發，人類根本無法做到讓分子微粒停止運動。一方面是因為我們還缺乏對微觀世界的認知，另一方面是因為我們缺乏對微觀世界進行操作的能力。實際上，歷史上的科學家也嘗試過創造絕對零度，只不過最後都失敗了。1926年，有科學家首次將溫度降低到了0.71開爾文，這是當時地球上最低的溫度。
1933年，又有科學家成功將這一溫度降到了0.27開爾文，打破了之前最低溫的紀錄。但從這一次開始，最低溫度都一直維持在0.27開爾文。直到1957年，國外科學家創造出了0.00002開爾文的超低溫紀錄，再一次刷新了最低溫度的紀錄。隨著對微觀物理學的深入研究，現代物理學家已經能利用原子核的絕熱去磁方法獲得更低的溫度，即3000萬分之一開爾文。
儘管這一溫度已經是世界最低溫度了，但從科學的角度來看它還不是絕對零度。對此許多科學家認為，絕對零度只能逼近，而無法達到。這是因為分子在微觀世界的運動存在多種情況，即分子平動、分子轉動、分子振動、電子運動和核運動。而人類目前只能讓分子停止平動和轉動，還無法讓分子振動、電子運動以及核運動都停止。
由此可見，分子運動是不可能停止的，它只會換一種方式重新運動。
宇宙的結局會是絕對零度嗎？
雖然絕對零度無法實現，但如果絕對零度出現了，將意味著什麼？有觀點認為這將意味著宇宙迎來終結。根據宇宙大爆炸模型，宇宙從138億年前的一個奇點爆炸開始，不斷地膨脹擴大，經過了138億年的努力才形成了如今的宇宙。但科學家發現雖然宇宙還在持續膨脹，但是它的膨脹速度在不斷減慢，這說明宇宙中的分子運動整體也在減慢。
眾所周知，要讓一壺冷水燒開，需要持續給它加熱。等到冷水燒開後，停止給它加熱，沸水很快又恢復平靜，並隨著時間的推移逐漸冷卻。同樣的道理，宇宙誕生於一次特殊的奇點爆炸，這一次爆炸使得宇宙獲得了無窮的能量得以向外膨脹。但這樣的爆炸只發生了一次，宇宙如果想要一直膨脹下去，就必須有持續的能量源為其供能。
目前科學家還未在宇宙中發現這類能量源，也就是說宇宙最終也可能有停止的那一刻。因此有科學家推測，絕對零度或許就是宇宙發展的盡頭。如果科學家的推測符合實際情況，那這也可以解釋為什麼人類一直創造不出絕對零度。因為人類的能力還無法阻礙宇宙的發展趨勢，我們只能窺探宇宙發展的背後原因。
總而言之，人類在宇宙面前還是無比渺小，或許我們能夠探索到一些事物和現象的本質原因，但無法改變它們的發展軌跡。就像我們知道溫度的本質，但卻無法創造出最低的溫度。
