导语

“-273.15℃”这个数字在物理学领域扮演着至关重要的角色，正是这一温度值，代表着宇宙的最低温度。

那么这个温度为何在科学家中引起极大的重视呢?

它又有着何种特殊的意义?

为何会被限制为宇宙的最低温度?

这其中到底是怎样的科学道理?

摄氏度的定义。

摄氏度是用来表示物体冷热程度的物理量，它主要包括三种温度，即绝对零度、绝对温度和摄氏度。

那么这三种温度的关系又是怎样的呢?

众所周知，摄氏度的定义是源自水的冰点和沸点，两者的温差被划分为100等分。

当然，冰点定为0℃，沸点定为100℃是我们国家的标准摄氏度，而国际标准的摄氏度是将冰点定为0℃，沸点定为100℃，因此，在进行国际化交流中需注意这样的区别。

那么摄氏度到底是怎么定义的呢?

其定义便是要确定在水处于液态、固态和气态时的三种温度:绝对零度、绝对温度和摄氏度。

其中，绝对零度的温度最低，它对应着水的最低冰点的温度，即-273.15℃。

绝对温度又对应着水的沸点的最高温度，这个温度被定义为绝对零度到0℃的度数，即273.15℃。

此时，用0℃即可表示绝对零度，此时，这个温度称为绝对温度，之后便以摄氏度作为单位，进行表示温度。

当然，由于-273.15℃这个温度对应着水的冰点，因此正好也是水处于冰的状态，正是在这里建立了摄氏度的零点。

那么此时，将这个零点和绝对零度进行对应关联:0℃ = -273.15℃，此时就能建立起零点和绝对零度的关系。

那么摄氏度的度数就能转换为绝对温度的度数:(0-0)℃ = (0-(-273.15))℃ = 273.15℃。

综合以上所述可知，摄氏度的度数和绝对温度的度数可以完美对应。

在绝对温度定为0K时，绝对零度也被定为0K，此时不同于摄氏度是在0℃处插入的，度数上差了273.15个单位。

因此，摄氏温度和开尔文温度的对应关系可用公式表示:K(开尔文温度) = ℃（摄氏度） + 273.15℃。

查尔斯定律。

在热力学的研究中，温度只是用来表示物质冷热程度大小的物理量，然而这个物理量又在我们所研究的过程中有着一定的规律。

其中最重要的规律就是热胀冷缩的规律，查尔斯定律便是揭示了这一规律的定律。

查尔斯定律指出:在恒定的压强下，气体的体积与温度成正比。

即在同等的压强下，当气体的温度升高，其体积也会跟着增大，而当气体的温度降低，其体积也会跟着缩小。

这一定律也被称为绝对温度定律，这是因为在绝对温度下形式中，当温度由T1上升至T2时，气体的体积也由V1上升至V2，此时他们之间的关系便是:V2/V1 = T2/T1。

此时可以通过一些简单的计算就能够得出查尔斯定律中的一个重要系数。

在绝对温度定律下，这个系数便是273分之1，这也就是绝对温度与摄氏度之间的转化关系。

因此，在国际单位制中，摄氏度和开尔文温度之间的对应就是:K = ℃ + 273.15。

绝对零度的概念。

冯·布丁和查尔斯的工作为建立温标，揭示了气体的热膨胀规律，在实验条件允许的情况下，他们使用了大量的实验数据，得到了绝对温度和摄氏度之间的换算关系。

然而，当温度越来越低，气体的体积就会越来越小时，最终会发现气体的体积几乎为0，气体的分子也将变得非常稀疏。

因此，科学家在实验和理论上，都知道有一个绝对的最低温度的存在，称之为“绝对零度”，但是却无法真正的测量它。

直到1896年，围绕绝对零度的实验仍然在进行中，当时一位荷兰物理学家开始进行实验，在液氮的基础上继续降温，并查看氧分子半径的变化，最终确定在-273.15℃下，氧分子的体积几乎为0。

因此，冯·克劳伦斯在1898年发表了《实验冷却气体到接近绝对零度》一文，作为综述，对此前关于气体在接近绝对零度时的研究进行了概括。

由此得知-273.15℃这一温度将会成为绝对零度的温度值，这也被大家所广泛接受，最终被载入物理学史，成为绝对零度的温度值。

当温度接近绝对零度时，一些物质的物理性质将会发生巨大的变化，比如金属会变得像陶瓷一样的脆，绝缘体将会变成超导体，几乎所有的物质都将变成绝热体。

作为一个极低的温度，绝对零度后的温度将会使物质的体积变得更加微不足道，这也是查尔斯定律中系数变为0的原因。

此时，气体的分子会变得非常稀疏，分子的平均距离将远大于分子的范德华半径，因此气体的分子之间的相互作用力将会减小，此时，当物质达到绝对零度时，就会处于最低能量状态，也被称为“全息晶格”状态。

此时，物质的粒子将会完全静止，因为在量子力学层面下，此时的微观粒子处于基态，能量趋于0，因此在宏观的角度看来，这些微观粒子将会处于无序和静止的状态。

在这种情况下，物质和能量将没有明显的区别，物质将不可逆的转化为能量，而在逆反过程中，其将能够自由的创造新的物质。

热力学温标的建立。

在查尔斯和卡雪莱的工作中，他们开始研究气体的热膨胀，最终在1802年，正是冯·布丁对气体进行了一系列实验，并发现气体的体积与温度的关系，建立起了温标。

次年，卡雪莱通过计算，得出-273.15℃为绝对零度，成为绝对零度的温度值，此时比冯·布丁晚一年才得出结论，但是在此后，两种结果被公认，并在1854年被正式确定，绝对零度的温度为-273.15℃。

根据此前冯·布丁和查尔斯的工作，另一位物理学家克劳修斯，遵照查尔斯定律，并使用冰点的温度值，将绝对零度的温度值转换为0K，1879年，它发表了《论冰点的温度》一文，用这一论点来规定所有的温度值。

此后，他们的观点在国际上得到认可，这一发现也是在1854年巴尔的摩进行的，时间上仅仅晚了几十年，并没有在认识上落后很多。

在20世纪初，电磁放射的研究得到了飞速的发展，后来又涉及热力学和量子理论，同时发现温度越接近-273.15℃，电磁放射的密度也会越来越小。

另一方面，霍尔斯泰得出结论:能量不能降至0，因此-273.15℃所对应的绝对零度，也将会是最低的温度，但是不为0。

直到1900年，“玻尔兹曼的统计理论”中的绝对零度概念，对现代热力学的发展有着重要的影响，从而小叶的不确定性原理得以提出。

此后，对于-273.15℃这个温度值的讨论，科学家们也不再过多的讨论，因此-273.15℃就被视为绝对零度的温度值，并被认可，这样一来，就很好的协调和统一绝对零度和绝对温度。

结语

物理学家查考在研究热力学时所做出的贡献，他们通过一系列的实验，发现气体在热膨胀阶段的当压强量度单位不变时，通过对温度和体积之间的关系进行分析，最终得出了绝对定律。

随后，量子力学的发现，揭示了物质的粒子在运动时，粒子所占据的位置等于0，这也是根据海森堡的测不准原理得出的结论，因此根本不可能达到-273.15℃的温度。

宇宙中不存在绝对的“零”，但作为一种极限，绝对零度成为物质的极低能量状态，这也为在宇宙中探究物质的特性，提供了重要的参考价值。