為什麼溫度不能無限下降？

01-05

為什麼存在絕對零度？另外，溫度能無限上升嗎？

謝邀。這是老題了，不知道挖出來邀請我是不是因為負溫度的問題 http://www.zhihu.com/question/20691660

其實我有這麼個觀點：

現在流行的溫度定義，是在人類對統計力學所知不多的情況下，以冷熱的感覺為依據，以熱脹冷縮為參考制定的。這個指標給日常生活提供了很大的便利，是合理的。

但是如果可以讓物理學家重新定義一個冷熱指標的話，相信會是 http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamic_beta [ -eta riangleq - frac{1}{k_B}left(frac{partial S}{partial E}
ight)_{V, N} = - frac1{k_B T} ] 其中 $k_B$ 是常數，$T$ 是我們現在用的溫度，中間那項不需要懂。

$T&>0$ 時這個量隨 $T$ 的增加而增加，因此也可以表示冷熱程度。
我們現在說的絕對零度對應於 $-eta=pminfty$，「不可達到」更好理解了。
我們現在說的「負溫度」對應的 $-eta$ 大於正溫度，體現了「負溫度比正溫度熱」。
$-eta$ 的取值是任意實數，隨系統能量的增加連續變化，沒有什麼有限值不可達到。
一個缺點是，要使 $-eta$ 大於或者接近零都很困難，最近才在特定系統上實現。

事實上，這的確是科研人員經常使用的一個物理量，因為他使物理過程看上去更漂亮。

不過，如果一開始就用這個表徵，就不可能出現溫度計了，也就不會有接下來的研究了。

「溫度」因為太好用了，在生活和科研中仍然是很受歡迎的，但畢竟只是個指標而已。

當達到絕對零度的時候，一切原子分子都不再運動——@楊寅的觀點基本是正確的，但這句話不正確。由於量子力學的不確定性關係，任何物質在0溫度下都存在運動，而不會絕對靜止。

溫度是否可以無限上升？這句話不好回答。例如溫度升高了，原子組成的物質就變成等離子體了，再升高，可能變成夸克膠子等離子體；再升高會如何？現在還沒有科學證據。只能從理論上說，溫度的能標達到量子引力的範圍時，需要新的物理學理論來描述，我們不知道。

物體溫度產生的根源是物體本身的原子和分子運動，溫度越高運動的越快，當達到絕對零度的時候，一切原子分子都不再運動，也就不能再無限下降。事實上絕對零度也是個只能無限接近而不能達到的溫度

溫度這個概念，是表徵系統內粒子平均能量的。當溫度上升的時候系統內粒子的平均能量就會上升，也就是系統的能量上升。當能量上升的時候，物質之間的相互作用形式都會發生變化，最初電磁力會和弱力融合，現在已經研究的很好了，能量再提高，電弱力（這時候電磁力和弱力已經融合形成新的相互作用形式了嘛），會和強力相融合，再往後電弱強力將會和萬有引力相融合回到宇宙大爆炸初期的溫度（這就是愛因斯坦老人家尋求了一輩子的大一統），到這種時候時空都已經融合在一起沒有分別了，也就談不上什麼溫度的概念了。

也就是，溫度還是有上限的

我這麼理解，改變物質狀態需要能量，溫度上升或者下降，需要內部能量或者外部能量來達到這一目的，如果你要無限的上升或者下降，那就需要無限的能量來支撐這個變化。顯然，這不合理，和有質量物體永遠無法被加速到光速一樣。

溫度就是粒子運動的活躍程度。

一切粒子都不再運動，就是絕對0度；一切粒子運動速度達到光速，此時就達到了溫度的上限。

這是我直觀上的理解。

根據經典的熱力學定律，絕對零度不可達到。玩玩文字遊戲的話，溫度可以無限降低，但是會趨近極限。

如果系統處於絕對零度的話，這時系統的狀態是它量子力學的基態。實際上當趨近絕對零度時，系統就已經從宏觀上表現出基態的性質了。其中的代表就是玻色愛因斯坦凝聚，例如超流、超導、超輻射。

對於@松鼠會Sheldon 提到的零點能，它已經不是經典的熱運動概念了。

另外有負溫度這個概念，主要是用來描述粒子數反轉的系統。

熱學是門積分課...1.「物極必反」個人認為還是可以用來理解這種宏觀定義下的溫度的, 溫度不會趨於無窮,積分必須有意義...2.溫度不為零是說一群粒子在一起做統計是的不到零結果的, 當然我不排除某一個粒子靜止的情況...

這個貌似英國一個實驗室證明了溫度可以達到絕對零度以下，也就是0K以下，他們還沒有用實驗，而只是推論，雖然熱力學第三定律說不能達到，但你不能保證它一定是對的，我認為絕對零度以下的存在可能和所謂的反物質有關吧。。只是這個目前沒有人找到，也沒有人能證明它不存在

「溫度體系」理論指出「高速運動的物體，物體溫度會升高」，溫度達到一定高度後可以扭曲時空的。