为什么不能达到绝对零度

1848年，英国科学家威廉·汤姆森·开尔文勋爵(1824 ~ 1907)建立了一种新的温度标度，称为绝对温度标度。它的测量单位叫做开尔文(K)。这个刻度的刻度距离和摄氏刻度的一样。它的零度是可能的最低温度，相当于零下273摄氏度(确切数字是-273.15℃)，称为绝对零度。因此，只需将摄氏温度加273度即可计算出绝对温度。当时，人们认为温度永远不会接近0K，但今天，科学家已经非常接近这个极限。

物体的温度实际上是物体内部原子的运动。当我们感觉一个物体相对较热时，这意味着它的原子在快速移动；当我们感觉一个物体相对较冷时，这意味着它内部原子的速度相对较慢。我们的身体通过热或冷来感知这种运动，而物理学家通过绝对或开尔文标度来测量温度。

根据这个温度等级，绝对零度(0K)相当于零下273.15摄氏度(-273.15℃)，被称为“绝对零度”，这是自然界中最低的温度。在绝对零度时，原子的运动完全停止，理论上，气体的体积应该为零。因此，人们将理解为什么温度不能降到这个尺度以下，为什么实际上不可能达到这个尺度，而只能接近它。自然界中最冷的地方不是冬天的南极，而是小星云。那里的温度是零下272摄氏度，这是迄今已知的自然界中最冷的地方，成为“宇宙冰盒”。事实上，比尔根星云的温度仅比绝对零度高1度(零下273.15摄氏度)。

这种“热”(因为事实上我们谈论的温度总是在绝对零度以上)是宇宙起源大爆炸以来一直存在的热量。事实上，这是证明大爆炸理论最重要和最有效的证据之一。

人们可以在实验室做得更好，并且可以进一步接近绝对零度。自上个世纪以来，人们已经制造出可以到达3K的制冷系统。十多年前，实验室的最低温度是绝对零度以上1/4度。后来，在1995年，来自科罗拉多大学和美国国家标准研究所的两位物理学家埃里克·科内尔和卡尔·魏曼成功地使一些铷原子达到了令人难以置信的温度，即在绝对零度(2x10-8K)以上每十亿分之二十。他们使用激光束和“磁阱”系统来减缓原子的运动，由此我们可以看出热实际上是物质的原子运动。非常低的温度是无法达到的，但也要设法“停止”每个原子的运动，就像打台球一样，要停止一个球，就必须用另一个球打它。要理解这个真理，只要想想下面的事实。在室温下，气体的原子以每小时1600公里的速度运动，而在3K的温度下，它们以每小时1米的速度运动，而在20纳克(2 x 10-8 k)时，原子运动的速度太慢，无法测量。一种新的物质状态也可以在20nK被发现，这是70年前爱因斯坦和印度物理学家玻色(1894-1974)预测的。

事实上，在如此特殊的温度下，物质既不是液态，也不是固态，也不是气态，而是聚集成一个独特的“超级原子”，代表一个单一的实体。