温度为什么不能无限降低?

图源:pixabay

这就要从温度的微观本质说起了——温度的高低体现的是一群粒子(分子、原子等)的平均动能大小,粒子运动越活跃,平均动能越大,相应温度也越高。
 
因此当所有粒子都停止运动,没有任何动能时,温度就达到了最低极限,即绝对零度(-273.15℃),也就是开氏度的起点(0K)。
 
然而,粒子之间总是存在相互作用力,即使是看似静止不动的固体,构成它的基本粒子依然在不断运动,只不过是在小范围内振动,肉眼觉察不出。
 
所以绝对零度是不可能存在于自然界中的(理想真空状态没有任何粒子,也就不存在温度的概念),于是科学家试图在实验室中控制“好动”的粒子,期望达到绝对零度。

借助强磁场,物理学家已经实现了5×10^-10K的超低温,看起来已极其接近绝对零度,但它们之间仍然隔着一道来自量子世界的鸿沟。