我们都知道温度有下限绝对零度，速度有上限光速，为何会这样？

发布者：寒阴复晴 2023-4-12 22:12

简单回答：因为我们生活在一个有限的宇宙中。

有限的宇宙中容纳不了无限之物或者无限之属性，无论是哪一种属性，都不可能是负无穷到正无穷，任何一种物理属性，速度、温度、质量、体积、密度等，只要能想得出来能进行测量的属性，取值范围都不可能是负无穷到正无穷，只能在一个有限的集合中进行取值。

所以，可以拓展一下，温度不仅有下限，同样也有上限，上限就是宇宙大爆炸那个瞬间的温度，至此之后，宇宙中不可能出现超越宇宙大爆炸那个瞬间的温度，那就是我们这个宇宙中温度的上限值，它大约是多少呢，经物理学家估算，大约为10^32K。

图示：宇宙的温度变化图，宇宙创生的瞬间10^-43秒时，决定了我们这个宇宙温度的上限为10^32K，超过这个温度，等同于您就能创造一个新的宇宙。

现在，我们来说说，速度上限和绝对零度是怎么回事儿。

先说绝对零度，这个比较简单，就一句话。

绝对零度是粒子绝对静止或达到量子力学最低点时的温度，因为温度的本质是粒子的运动，此时的温度被标记为0K，或定义为绝对零度。

图示：对理想气体温度和压力关系的研究，推算出了绝对零度的值。

在研究超低温世界的时候，物理学家发现了许多奇妙的物理现象，比如最著名的超导现象（电阻为零），比如超流体现象，液氦能翻越一定的障碍，自动地从高处流到低处。

图示：液氦的超流体现象，液氦能自动从高处流到低处，这听起来不稀奇，但稀奇的是它能翻越障碍。这就像你放在桌上杯子里的水，自动从杯子里流动了杯子外，不是从下面漏的而是从上面漏的。

目前超低温物理学家达到的极限低温是低温实验室在1999年达到1.0×10^-10K。但根据量子力学原理，绝对零度是可望不可及的，因为存在真空能，只要能量大于零，温度就不可能等于0，说到最后，一切都和能量有关。

速度上限的原因，因为能量是有限的

注意，不论真空光速的具体速度是多少，有静止质量的粒子都不可能超越真空光速，这是由爱因斯坦的狭义相对论所决定的，随着运动粒子的速度增加，其质量不会保持不变，而是会变大，随着速度越来越接近光速，那么质量也就会越来越大，当速度达到光速时，质量也将达到无限大，这意味着这个运动中的粒子将拥有无限大的能量，这是荒唐的。

图示：只有当粒子的运动速度非常非常接近光速时，其质量的变化才变得十分显著。

因为在我们这个有限的宇宙中，容纳不下一个拥有无限大质量的粒子，因为整个宇宙的全部能量在宇宙大爆炸那一刻就被决定了，它只有10^19GEV这么多，不管这个数字有多大，它都是一个有限的数字，不是一个无限的数字。

那为什么光子能达到真空光速呢？

因为光子并没有静止质量，所以光子在真空中以真空光速时，就不会拥有无限的质量和无限的能量，否则任何物体被光子一照，都将灰飞烟灭了，不仅物体灰飞烟灭，整个宇宙被这一照都要灰飞烟灭。但光子拥有所谓的运动质量，或者相对论质量，这个质量可以根据爱因斯坦的质能公式进行换算 E = MC^2，根据光子拥有的能量可以得到它的运动质量。