在实验室里炒股配资学习，人类早已实现“极端高温”：欧洲核子研究中心的粒子对撞机，能让粒子碰撞产生10万亿度的高温；中国“人造太阳”（EAST）装置，也能将等离子体加热到1.2亿度并维持100秒。
但与“高温可无限逼近极值”不同，人类对“低温”的探索却有一道无法逾越的鸿沟——绝对零度（-273.15℃）。无论用何种技术，我们都只能无限接近它，却永远无法突破。这并非因为技术不足，而是绝对零度的本质，与“温度的物理定义”和“量子力学的基本规律”深度绑定，注定了它是人类无法触及的“低温极限”。
一、先明确：温度的本质是“粒子的无规则运动”，不是“冷热的感觉”
要理解“为何突破不了绝对零度”，首先要打破对温度的常识误区——温度不是“物体冷热的主观感受”，而是衡量物体内部分子、原子等微观粒子“无规则运动剧烈程度”的物理量。
粒子运动越剧烈，温度越高：比如开水的水分子运动速度远快于冰水，所以开水温度更高；上亿度的等离子体中，粒子（如氢原子核）以接近光速的速度碰撞，运动剧烈到极致。
粒子运动越缓慢，温度越低：当我们用冰箱制冷时，本质是通过压缩制冷剂，带走物体内部的热量，让粒子运动逐渐变慢，温度随之降低。
而绝对零度的物理定义，就是“所有微观粒子都停止无规则运动”的温度——此时粒子的动能（因运动产生的能量）达到“理论最小值”，再也无法通过降温让其运动更慢。这就像一辆汽车，最快能开到200公里/小时（高温可无限逼近极值），但最慢只能停在0公里/小时（无法倒着开“负速度”）；粒子的运动也一样，只能从“剧烈”降到“静止”，无法降到“比静止更慢”的状态，绝对零度就是这道“静止线”。
二、为什么高温能“无限高”，低温却有“下限”？
人类能创造上亿度甚至更高的高温，核心原因是“粒子的运动速度没有上限（理论上可逼近光速）”，而低温有下限，是因为“粒子的运动速度有下限（静止）”。两者的本质差异，源于“能量的取值范围”：
高温的本质是“能量的增加”：要提升温度，只需给粒子注入更多能量——比如用激光撞击粒子、让粒子在加速器中加速，这些方法能不断增加粒子的动能，使其运动越来越剧烈，温度也随之无限升高。理论上，只要能注入足够多的能量，温度可以趋近于“无限大”（尽管现实中受限于能量供应，但不存在物理规律上的“高温上限”）。
低温的本质是“能量的剥夺”：要降低温度，需要从物体中“夺走”热量（即减少粒子的动能）。但根据量子力学的“不确定性原理”，微观粒子无法完全静止——我们无法同时精确测量粒子的位置和速度，若粒子完全静止（动能为0），其速度就是确定的“0”，位置也会变得绝对确定，这直接违背不确定性原理。因此，粒子的动能只能降到“一个极小的非零值”（称为“零点能”），对应的温度就是“无限接近绝对零度，但永远达不到”。
简单来说：高温是“做加法”，能量可以无限加；低温是“做减法”，但能量不能减到“零”，因为量子力学不允许粒子完全静止——这就是绝对零度无法突破的核心物理原因。
三、人类如何“逼近”绝对零度？技术再先进，也跨不过“物理红线”
尽管无法突破绝对零度，但人类从未停止“逼近”它的尝试。目前实验室中实现的最低温度，已达到“10^-10开尔文”（约-273.149999999℃），距离绝对零度仅一步之遥。这些极端低温的实现，依赖于三种核心技术，但每一种技术都受限于物理规律，无法让温度降到绝对零度：
1. 制冷机：通过“压缩-膨胀”循环吸热，却无法吸走“零点能”
我们日常用的冰箱、空调，本质是“蒸汽压缩式制冷机”：通过压缩机将制冷剂（如氟利昂）压缩成高温高压气体，再通过冷凝器散热，变成低温高压液体；随后液体进入蒸发器膨胀，吸收周围热量，让温度降低。
实验室中的“低温制冷机”（如氦制冷机）原理类似，但用沸点更低的氦气作为制冷剂（液氦的沸点约-268.93℃）。通过多级压缩-膨胀循环，制冷机可以不断吸走物体的热量，让温度逐渐逼近绝对零度。但它的极限是“吸走所有可被剥夺的热能”，却无法吸走粒子的“零点能”——因为零点能是量子力学赋予粒子的“固有能量”，无法通过制冷消除，所以温度永远停在“零点能对应的温度”，无法达到绝对零度。
2. 激光冷却：用激光“减缓”粒子运动，却受限于不确定性原理
“激光冷却”是更先进的低温技术，原理是用多束激光从不同方向照射粒子（如原子）：激光光子带有动量，当光子与粒子碰撞时，会“阻碍”粒子的运动——就像无数人从不同方向轻轻推一辆运动的车，让车逐渐减速。
1997年，三位物理学家因发明“激光冷却技术”获得诺贝尔奖，他们用该技术将铷原子冷却到“20纳开尔文”（-273.14999998℃）。但这种技术同样有极限：根据不确定性原理，粒子的速度无法被精确控制到“零”——当粒子运动足够慢时，其位置的不确定性会急剧增加，激光无法精准瞄准并进一步减缓它，因此温度无法继续降低到绝对零度。
3. 绝热去磁：利用磁场“抽走”磁矩能量，却无法消除“剩余运动”
“绝热去磁制冷”是目前能达到最低温度的技术之一，常用于实验室研究：先将含有磁性粒子的材料置于强磁场中，让粒子的磁矩（类似小磁针）整齐排列（此时粒子运动相对有序，能量较低）；随后在绝热环境中（不与外界交换热量）突然撤去磁场，粒子的磁矩会混乱排列，为了维持混乱，粒子会“吸收自身的热能”，导致温度急剧下降。
通过“多级绝热去磁”，科学家曾将镱原子的温度降到“10^-10开尔文”，但这种方法依然无法突破绝对零度——即使磁矩完全混乱，粒子仍会因“零点能”保持极微弱的无规则运动，无法完全静止。
四、突破绝对零度会怎样？违背物理规律的“不可能场景”
如果假设人类能突破绝对零度（即温度低于-273.15℃），会出现一系列违背物理规律的“诡异现象”，这也从侧面证明了绝对零度的不可突破：
粒子运动“反向”：温度低于绝对零度，意味着粒子的动能“低于零点能”，即粒子的运动速度“比静止更慢”——这在物理上是不可能的，就像物体的速度无法“低于零”（不存在“负速度”）。
熵变为负：“熵”是衡量系统混乱程度的物理量，温度越高，熵越大；温度越低，熵越小。绝对零度时，系统的熵达到“理论最小值”（完全有序）；若温度低于绝对零度，熵会变成“负数”（比完全有序更有序），这违背了“熵增定律”（孤立系统的熵永远不会减少），而熵增定律是宇宙的基本规律之一，一旦被打破，整个宇宙的演化逻辑都会崩塌。
五、关键认知：无法突破绝对零度，不是“失败”，而是“规律的必然”
人类能创造上亿度高温，却无法突破绝对零度，并非因为技术落后，而是两者遵循不同的物理逻辑：高温是“能量的无限叠加”，低温是“能量的有限剥夺”——量子力学和热力学定律共同为低温设定了“不可逾越的红线”。
但这并非坏事：正是因为绝对零度的不可突破，我们才能理解“温度的本质”和“量子世界的规律”。就像人类无法超越光速一样，无法突破绝对零度，是宇宙赋予我们的“认知边界”，而探索这个边界的过程，正是科学进步的动力——它让我们更清晰地认识到，宇宙的运行有其严谨的规律，而理解这些规律，正是人类探索自然的核心意义。
从10万亿度的高温，到10^-10开尔文的低温，人类对温度极限的探索，本质是对“粒子运动规律”和“宇宙本质”的探索。绝对零度不是“技术瓶颈”，而是“物理规律的边界”——它提醒我们，科学的进步不仅是“突破极限”，更是“理解极限背后的规律”。
或许未来，人类能创造出更高的温度，也能更接近绝对零度，但永远无法突破这道“低温红线”。而这种“无法突破”，恰恰是宇宙最迷人的地方——它让我们在探索中保持敬畏，在规律中寻找真理。
百川资本提示：文章来自网络，不代表本站观点。
相关文章
热点资讯
