绝对零度，即-273.15℃，是宇宙中理论上的最低温度。在此状态下，分子的热运动将完全停止。这个看似有零有整的数字并非凭空想象，而是通过理想气体的物理定律外推得出的科学结论。简单来说，科学家发现气体每冷却1℃，其体积就会缩小一个固定比例；沿着这个趋势反向推导，当温度降至-273.15℃时，气体体积将趋近于零。
追寻“最冷的终点”：三步发现史
第一步：水带来的“偶然”
18世纪，安德斯·摄氏（Anders Celsius）制定了摄氏温标，将水的冰点定为0℃，沸点定为100℃。这一标准主要基于人类生活的便利，并未直接关联宇宙底层的物理规律，因此绝对零度在摄氏温标下才显得“不规整”。
第二步：气体的“秘密趋势”
查理定律和盖-吕萨克定律揭示：对于理想气体，在压强不变时，温度每下降1℃，其体积就会缩小它在0℃时体积的1/273.15。这个奇妙的物理常数暗示了温度存在一个明确的下限。
第三步：开尔文的“外推法”
1848年，开尔文勋爵依据热力学第二定律，提出了一套不依赖任何物质属性的“绝对温标”。他通过数学外推证实，当气体分子的动能完全消失时，对应的摄氏温度正是-273.15℃。
直观解释：那条通往零点的直线
科学家通过测量不同温度下的气体体积，绘制出一条完美的直线。将这条线向左下方延伸（即向外推），它与横轴（体积为零）的交点恰好落在-273.15℃的位置。
为什么一定要带上.15这个“尾巴”？
1. 水的三相点：0.01℃的细微差别
1954年，国际计量大会（CGPM）为追求更高精度，不再使用“冰点”来定义开尔文，而是改用水的三相点（水、冰、水蒸气共存的唯一状态）。
- 定义：水的三相点温度被精确规定为273.16 K。
- 关系：实验测量表明，水的冰点（0℃）比三相点低约0.01 K。
- 计算：因此，0℃ = 273.16 - 0.01 = 273.15 K。反推可知，绝对零度（0 K）即为-273.15℃。
2. 计量的标准：现代标准的重新定义
2019年，为了彻底摆脱对物质属性的依赖，科学家通过玻尔兹曼常数（k）重新定义了温度。如今的开尔文直接与能量挂钩。尽管定义方式更新，但为保持历史数据的连续性，常数值被锁定，使得绝对零度依然精确对应-273.15℃。小数点后的每一位，都体现了人类对自然规律测量的极致追求。
关于绝对零度的 3 个冷知识
1. 不可抵达的终点
热力学第三定律明确指出：绝对零度只能无限逼近，永远无法真正达到。目前实验室中已达到的低温纪录，距离绝对零度仅差十亿分之一度。
2. 量子力学的骚操作
即使在绝对零度，原子也并非完全静止，它们仍保有“零点能”，持续着量子尺度下的微小振动。
3. 甚至可以有“负温度”
在某些特殊的粒子系统（如顺磁性盐）中，物理学家定义了“负开尔文温度”。有趣的是，这种负温度实际上比所有正温度都更“热”！
低温技术的应用
当温度逼近绝对零度时，物质会展现出常温下无法观测的奇异特性，这些特性推动了多项变革性技术的发展。
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发表于 3 天前
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