在已知的宇宙中，最高温度是多少？我们能做到吗？

根据我们对宇宙的了解，最冷的温度可能是“绝对”零度（0 开尔文），或者为：-273.15摄氏度（-459.67华氏度）。那么，最热的温度呢？

物理学对绝对最热的“热”看起来是什么样子，可能有点模糊，但从理论上讲，这样的东西实存在 —— 至少曾经存在过。它被称为“普朗克温度”，但和生活中的一切一样，它也不是那么简单的。

到底什么是温度？

当想到温度时，首先想到的可能是对一个物体所含热量的描述。或者说，不包含。

热，或者说热能，是解释的重要组成部分。我们对热的直观理解是，它从温度较高的源流向温度较低的源，就像一杯冒着热气的茶，当我们吹它时，它会冷却。

在物理术语中，热能更像是一个系统中随机运动的平均值，通常是在原子和分子等粒子之间。把两个具有不同数量热能的物体放在足够近的地方接触，这些随机的运动将结合在一起，直到两个物体处于平衡状态。作为能量的一种形式，热的单位是“焦耳”。

另一方面，温度描述了从较热地区到较冷地区的能量转移，至少理论上是这样。它通常被描述为一个刻度，单位是开尔文、摄氏度或华氏度。与冰山相比，蜡烛的火焰可能温度较高，但当蜡烛芯被置于冰封的水中时，其加热的热量不会产生太大的影响。

那么，绝对零度到底是什么呢？

绝对零度是一种温度，所以它是热能相对转移的一种度量。从理论上讲，它标志着温度计上的一个点，在这个点上，根据热力学定律，一个系统的热能不能再被移走。

实际上，这个精确的点是永远无法达到的。但我们可以非常接近：我们所需要的只是减少系统中粒子间平均热能分布的方法，或许可以借助激光或合适的翻转磁场。

但最终，总会有一个能量平均耗尽的过程，这将使温度略高于理论上可以提取的极限。

可能的最高温度是多少？

如果绝对零度设置了从一个系统中吸收热能的限制，那么我们可以将多少热能放入一个系统中也会有一个限制，这是合乎情理的。事实上，的确有几个限制，具体取决于我们谈论的是哪种系统类型。

一个极端是普朗克温度，相当于1.417 x 10^32 开尔文（或大约1.41 亿亿亿亿亿度）。这就是人们常说的“绝热”。 今天的宇宙中没有任何东西能接近这种温度，但它确实在时间的黎明，存在了短暂的片刻。 在那一瞬间（实际上是普朗克时间的一个单位），当宇宙的大小只有一个普朗克长度时，其内容物的随机运动几乎是它所能达到的极限。

如果温度再高一些，像电磁力和核力之类的力就会与重力相等。要解释这是什么样子，需要我们还没有掌握的物理学，一个将我们所知道的量子力学与爱因斯坦的广义相对论统一起来的物理学。

这些也是一些非常特殊的条件。时间和空间再也不会如此受限。如今，宇宙（人类）所能控制的最高温度，不过是我们用对撞机将原子一起粉碎时产生的区区几万亿度。

绝对零度的对立面

但是，还有另一种看待热量的方法，一种把整个温度问题颠倒过来的方法。

请记住，热能描述的是系统各部分之间的平均运动。只要它的一小部分粒子乱七八糟地飞来飞去，就有资格被称为“热”。

那么，如果我们翻转这种状态，并且拥有比缓慢粒子更多的活泼粒子会发生什么？ 这就是物理学家所说的倒置麦克斯韦-玻尔兹曼分布（Maxwell–Boltzman distribution），奇怪的是，它是用绝对零度以下的值来描述的。

这个奇怪的系统似乎打破了物理学的规则。我们不仅把它量化为负值到绝对零度，从技术上讲，它比任何正值都要热。真的比“热”还要热。

作为统计学的一个怪癖，这是我们在宇宙的任何自然角落都找不到的。首先，它需要无限的能量，然后再来一些。

但这并不意味着我们不能改变规则，做出类似的东西。2013年，德国慕尼黑大学（Ludwig-Maximilians University）和马克斯·普朗克量子光学研究所（Max Planck Institute of Quantum Optics）的物理学家演示了它，他们在非常特殊的环境中使用原子气体，这就规定了他们自己的能量上限。

结果，形成了一个稳定的粒子系统，动能如此之大，以至于不可能再往里塞更多的粒子。描述这种特殊排列的唯一方法是，使用一个温度标度为负开尔文，即绝对零度以下几十亿分之一度。

理论上，这种奇异的状态不仅能吸收来自较热空间的热能，也能吸收来自较冷空间的热能，使其成为一个真正的极端温度怪物。

想象一下，在宇宙的这个恶魔般的角落里，一台机器能够以超过 100% 的效率运行，因为它从热和冷的食物中汲取能量，似乎对热力学定律嗤之以鼻。

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