如果有人問起，宇宙最低溫度是多少？相信大家都可以給出答案：-273.15℃，但如果被追問，這個有零有整的-273.15℃，它到底有何特殊意義？為何宇宙最低溫度會被限制為-273.15℃呢？可能就有人回答不上來了，回答不上沒關系，下面我們就來聊一下這方面的知識。
溫度是一種用來表示物體冷熱程度的實體量，想要讨論溫度，首先就得給溫度定義一個計量機關，怎麼定義呢？
我們知道，在1個标準大氣壓下，水的冰點和沸點都是固定的，這顯然可以當作一個非常好的參考。
是以1742年的時候，瑞典實體學家安德斯·攝爾修斯（Anders Celsius）提出，在1标準大氣壓下，沸水的溫度可以記為0度，而冰水的溫度可以記為100度，這兩者之間可以分為100等分，每一等分就是1度，而這就是我們常用的溫度計量機關——攝氏度（℃）的由來。
（安德斯·攝爾修斯）
看到這裡你肯定要問了，這是不是搞反了，難道不是冰水的溫度是0度，沸水的溫度是100度嗎？其實并沒有搞反，攝爾修斯當時提出這種定義，是為了避免在測量溫度時因為低于水的冰點而出現負數。
後來人們覺得這種定義很不友善，畢竟從直覺上來看，數值越大，溫度就應該越高，另一方面來講，比沸水更高的溫度也是存在的，出現負數依然不可避免，于是人們幹脆就将這種定義反過來了，并一直沿用至今。
早在16世紀，著名實體學家伽利略就發現了氣體的熱脹冷縮現象，而有了“攝氏度”的定義以及精确測量溫度的技術之後，人們就可以更深入地研究溫度對氣體體積的影響。
在1787年的時候，法國實體學家雅克·查爾斯（Jacques Charles）對多種氣體進行了實驗，他的實驗結果表明，在壓強不變的情況下，這些氣體的溫度每升高1℃，體積的增加量總是一個固定的值，大概是其在0℃時體積的273分之1。
（雅克·查爾斯）
意思就是說，假設一團氣體在溫度為0℃的時候的體積為1立方米，那麼當溫度提升到1℃的時候，其體積就會增加大約0.00366立方米（其在0℃時體積的273分之1），也就是1.00366立方米，提升到2℃的時候，其體積又會增加0.00366立方米，也就是1.00732立方米，接下來也是這樣累加，比如說溫度提升到100℃的時候，這團氣體的體積就增加到了1.366立方米。
1802年，英國實體學家蓋-呂薩克（Gay-Lussac）據此提出了“查爾斯定律 ”（也稱“蓋-呂薩克定律”），該定律指出，在恒定壓力下，理想氣體的體積與其溫度成正比，而雅克·查爾斯測量出的“273分之1”，則被當作壓力不變時氣體的體積膨脹系數。
（蓋-呂薩克）
到了19世紀中葉，人類的測量技術得到了較大的進步，科學家在實驗室中将這個膨脹系數精度提升到了273.15分之1。
想象一下，既然在恒定壓力下，一團氣體的溫度每升高1℃，其體積的增加量總是其在0℃時體積的273.15分之1，那這團氣體的溫度每降低1℃，其體積的減少量就同樣也是其在0℃時體積的273.15分之1。
簡單計算後就可以得出，對于一團初始溫度為0℃的氣體來講，當溫度降低至-273.15℃的時候，這團氣體的體積就為零（前提是壓力是恒定的）。顯而易見的是，一團體積為零的氣體是不可能存在的，而這也就意味着，-273.15℃是不可能達到的。
由此可見，-273.15℃這個有零有整的溫度值的特殊意義就在于，它是科學家通過理論和實驗計算出來的宇宙溫度在理論上的下限值。
（開爾文勳爵）
1848年，被譽為“熱力學之父”開爾文勳爵在其論文《關于一種絕對溫标》中，提出了一種與測溫物質的屬性無關的純理論上的溫标，将這種“絕對溫标”将理論上的溫度下限值，也就是-273.15℃設為“絕對零度”，并以攝氏度作為其機關增量。
是的，這種溫标也就是後來的熱力學溫标，其機關為K（開爾文），根據定義，1K的溫度變化與1℃相等，隻是兩者的計算起點不同而已，兩者可以簡單地用“K = ℃ + 273.15”來進行換算，比如說1℃，就相當于274.15K。
在接下來的時間裡，随着科學的進步，人們也清楚了宇宙中溫度的本質，其實就是物體内部微觀粒子熱運動的激烈程度，是以“絕對零度”對應的溫度當然就是“物體内部微觀粒子的熱運動的激烈程度為零”。
用大白話講就是，如果一個物體内部所有的微觀粒子都完全靜止不動了，那麼這個物體的溫度就是“絕對零度”，也就是-273.15℃。顯而易見的是，這樣的情況并不會發生，因為在我們所在的宇宙中，根本就找不到完全靜止不動的微觀粒子。
另一方面來講，根據量子力學中的“不确定性原理”，宇宙中基本粒子的位置和動量不可能同時精确地确定，而假如一個物體真的達到了-273.15℃，就意味着基本粒子的位置和動量可以同時精确地确定，這就違反了量子力學，是以這個溫度也是不可能達到的。
綜上所述，-273.15℃其實是科學家們根據宇宙中的實際情況定義出的溫度下限值，而這就是宇宙最低溫度被限制為-273.15℃的原因，從理論上來講，宇宙中任何物質的溫度最多也就隻能無限地接近這個溫度，卻不可能達到或者低于這個溫度。
好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見。
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