其實宇宙中的最低溫度被我們叫做絕對零度，這個絕對零度的數值是：-273.15℃。可能你要問了，為什麼不是零下300度，或者其他的一些數值，非得是精確的-273.15℃？

熱力學

這裡就涉及到熱和溫度的概念了。牛頓建立了近代物理學大廈後，很多學者也想照葫蘆畫瓢去研究各種物理學現象，而我們也都清楚，日常生活中最常見到的物理學現象莫過於聲、光、電、力、熱。

而關於“熱”的相關研究很早就開始進行了。當時很多人就在思考“熱”到底是什麼？

最早，有一些人認為“熱”其實是一種物質，叫做熱質。（實際上，在熱質說之前，還存在燃素數，只不過燃素說被化學家拉瓦錫推翻了。）

那熱質說又說的是什麼呢？這個理論認為：

當然，我們現在也知道，這種觀點是有問題的。不過，熱質說實實在在統治了學界超過百年的時間，那些我們很熟悉的初中化學書上的常客，道爾頓，普利斯特利都是這個理論的支持者。

如果熱質說是不對的，那“熱”到底是什麼呢？

實際上，這個問題經過科學家長時間的思考後，他們提出了這樣一種觀點：

熱是一種運動。

這是一個叫做倫福德的學者提出來的，也被叫做熱動說。這個“熱動說”後來逐漸演變成“熱力學”。而熱力學也就是現在解釋“熱現象”的主流假說。

這個理論對於熱的解釋是這樣的，這裡要涉及到一個溫度的概念，溫度實際上是分子的熱運動的劇烈程度。

很多事物都存在著溫度差，這個溫度差的存在會導致能量的轉化，這過程就存在了熱傳遞或者熱交換。也就是熱量從一個高溫物體向低溫物體的流量。所以，說白了，熱（量）是一種能量，類似於機械能，動能。

而溫度高和溫度低的物體的差別在於，分子熱運動的劇烈程度。溫度越高，分子的平均動能就越高，溫度越低，平均動能量就越低。

絕對零度

所以，你一定自然而然想到既然是溫度越低，分子的平均動能越低，也就意味著分子整體動的慢，那有沒有可能存在一種情況，那就是分子基本上不動了，這時候所對應的溫度是不是就是最低溫度。

其一些學者一開始也是這麼想的，並且通過這樣方式去尋找最低溫度的數值，於是，他們得到最低的溫度是-273.15℃，於是，這個溫度也就被成為絕對零度。這是一個理論值，實際上，人類還沒有發現過絕對零度的物體。很多人會想到太空，實際上，我們仔細想一想，太空是很空曠，幾乎接近於真空，因此，太空中的分子數是極其少的，這就導致這個溫度是很難顯現出來的。其次，由於宇宙微波背景輻射的存在（也就是宇宙大爆炸時留下的餘熱），目前宇宙整體上存在一個2.7K的背景輻射，也就是說，即使太空是有溫度的，那也是2.7K，也就是-270.45℃，而不是絕對零度。

量子力學

但是，這裡還有個誤區，很多人認為，絕對零度是指分子就完全靜止不動了。實際上，並非如此，按照目前的理論，分子並不是不動了，而是在原地振動。那究竟這是為什麼呢？

是這樣的，量子力學理論中有個測不準原理，是由海森堡提出的。

這個理論告訴我們，我們不可能同時測準微觀粒子的位置和動量。

如果分子靜止在一個位置上，那我們就可以同時得到這個分子的位置和動量，那就違反了這個測不準原理。而測不準原理在實驗和檢驗當中，已經被證明是十分可靠的理論了。因此，目前主流的觀點認為，在絕對零度時，分子還是保持振動狀態的，而非完全靜止的。

絕對零度，是熱力學的最低溫度，但只是理論上的下限值。熱力學溫標的單位是開爾文（K），絕對零度就是開爾文溫度標（簡稱開氏溫度標，記為K）定義的零點。0K約等於攝氏溫標零下273.15攝氏度，也就是0開氏度，在此溫度下，物體分子沒有動能和勢能，動勢能為0，故此時物體內能為0。

那為什麼宇宙最低溫度也就是絕對零度是-273度左右？為什麼不是-300度呢？絕對零度是根據理想氣體所遵循的規律也就是理想氣體狀態方程用外推的方法得到的。用這樣的方法，當溫度降低到-273.15℃時，氣體的體積將減小到零。

所以這是一個根據理論公式通過計算得到的數值，由德國、美國、奧地利等國科學家組成的一個國際科研小組在實驗室內創造了僅僅比絕對零度高0.5納開爾文的溫度紀錄，而此前的紀錄是比絕對零度高3納開。這是人類歷史上首次達到絕對零度以上1納開以內的極端低溫。

（開爾文與攝氏度的換算關係為: 開爾文(K)=273.15+攝氏度(T)，1納開等於十億分之一開爾文）

智利天文學家發現了宇宙最冷之地，這個宇宙最冷之地就叫做“回力棒星雲”，那裡的溫度為零下272攝氏度，是目前所知自然界中最寒冷的地方，稱為“宇宙冰盒子”。

因為宇宙絕對不可能達到絕對零度，所以1912年，1912 年， 能斯特根據他所提出的熱定理推論， 得出：絕對零度不可能達到。敘述成定律的形式為:“ 不可能應用有限個方法使物系的溫度達到絕對零度，也就是熱力學第三定律。你也可以通過熱力學第二定律也就是熵增定律推出：

之前，美國科學家做出了略低於絕對零度的溫度，據稱負溫標涉及暗物質，這違背了熱力學第三定律——熱力學溫標不可能低到絕對零度，這有點匪夷所思了。

其一，考慮分子的最低溫度

根據熱力學第一定律，亦或能量守恆與轉換定律，我們有溫度的基本定義：溫度(T)是物系中的實體粒子(分子/原子/亞原子)平均動能的強度指標，其熱力學方程是：

Ek=½mv²=1.5kT...(1)

其中，m是物系所含粒子的平均品質，v是粒子震盪的平均速度，k=1.38×10⁻²³[J/K]是玻爾茲曼常數，可稱熱溫當量。T是熱力學絕對溫標。

現在以標準狀態的空氣為例，看看在T=1nK(納開)時，空氣分子的震盪速度。

此時，空氣密度ρ=1.29[kg/m³]，每22.4升含N=6.02×10²³個，則空氣分子的

平均品質：m=ρ÷((1000÷22.4)N)...(2)

m=4.66×10⁻²⁶[kg]...(3)

分子速度：v²=3kT/m...(4)

v²=3×1.38×10⁻²³×10⁻⁹÷m=9×10⁻⁶

v=3×10⁻³[m/s]≈3毫米/秒。

如果，空氣分子震盪速度在0.1奈米/秒，與分子尺度相當，可以認為，分子不再震盪或動能為零，只剩分子內部亞原子的自旋勢能，則此時的溫度：T=mv²/3k...(5)

T=4.66×10⁻²⁶×10⁻²⁰/(3k)=1.1×10⁻²³≈0[K]，

其二，考慮原子的最低溫度

原子(系)，好比太陽系，是以大品質粒子原子核為中心的多粒子系統。所謂原子的最低溫度，其實是核外電子的最低溫度。

在原子內空間，通過朱棣文鐳射製冷效應，假定原子核的震盪速度接近零，則原子電子氣體的最低溫度，就是原子的最低溫度。

那麼，如何確定電子的最低溫度？當然沒有這麼高度靈敏的溫度計，但我們可以藉助原子光譜主頻變化與電子與原子核動量守恆來測算。

現在來探討核外電子的最低速度。假設按無線電波的甚低頻f₀=3Hz，對應的絕對零度(T₀)與核外電子臨界速度v₀。

把光電效應方程△Ek=△hf簡化為Ek=hf，有：½m₀v²=hf₀，則核外電子的臨界速度：

v₀²=2hf₀/m₀...(5)

v₀²=2×6.63×10⁻³⁴×3÷(9.1×10⁻³¹)=4.37×10⁻⁴

v₀=0.021[m/s]...(6)

以氕原子為例，根據動量守恆定律，可求質子(品質為m*)的臨界震盪速度(v*₀)：

m₀v₀=m*v*₀，或：v*₀=v₀m₀/m*...(7)

v*₀=0.021×(1/1836)=1.14×10⁻⁵[m/s]...(8)

就v₀對應絕對溫度，按能量轉換定律，有

1.5kT=½m₀v₀²...(9)

T=m₀v₀²/3k=9.11×10⁻³¹×1.14²×10⁻¹⁰/3k

T=2.2×10⁻¹⁸[K]

按f₀對應絕對溫度，按能量轉換定律，有

1.5kT=ξhf...(10)

方程(10)中的ξ，叫場效應係數。對於電子激發毫米波的場效應，ξ≈0.5‰；對於紅外線以上的高頻電磁波，ξ≈1%。

由(10)，解出此時的甚低頻場效應係數：

ξ=1.5kT/hf...(11)

ξ=1.5×1.38×10⁻²³×2.2×10⁻¹⁸÷(6.63×10⁻³⁴×3)

ξ=2.3×10⁻⁹...(12)

上面計算的——①電子臨界速度v₀=0.021米/秒，②光子的臨界頻率f₀=3赫茲，③質子的臨界震盪速度v*₀=1.14×10⁻⁵米/秒——這三個臨界參量皆對應準絕對零度T=2.2×10⁻¹⁸K≈T₀。

比較，鐳射製冷效應的超低溫，可接近1×10⁻⁹開，即1納開。可想而知，在遠超低溫的深太空，理當有比宇宙微波背景輻射的λ=7.35釐米或f=4×10⁹赫茲更加超低頻的電磁波。

其三，考慮場量子的最低溫度

為什麼可以有T≤T₀=0K？理由如下：

絕對零度是物理學上“相對零”，不是數學上的“絕對零”，或者說，物理學上不存在無窮變數。不要陷入第二次數學危機的陷阱。

令f₀=3Hz，把T₀=2.2×10⁻¹⁸K=0K看作絕對零度的基數，建立相對溫度的負溫標(Tr)，並規定單位是熱力學相對溫標[Kr]：

Tr(f<3Hz)=-T⁰/T=-f₀/f=v₀/v...(13)

公式(13)同樣適合正溫標，即有：

Tr(f>3Hz)=T/T₀=f/f₀=v/v₀...(14)

這樣做的好處是，至少在理論上保持邏輯自洽不留盲區，在實驗上保留技術發展的餘地。你不能斷言說，因為現有測量技術達不到，就否定邏輯自洽的物理解析式。就好比，可以建立理想氣體方程，雖然理想氣體並不存在。

例1，在遠大於離地150萬千米普朗克衛星軌道之外，存在電磁波頻率f=1赫茲，則該頻率的對應溫度：Tr=-f₀/f=-3/1=-1[Kr]。

例2，若環境條件同例1，估計有f=1nHz，即頻率為1納赫茲的超真空區域。則按公式(13)，其相對溫標：Tr=-f₀/f=-3÷10⁻⁹=-3×10⁹[Kr]，即零下30億度。

例3，求T=1nK的相對溫標。解：由於T>T₀，公式(14)：Tr=10⁻⁹÷(2.2×10⁻¹⁸)=4.5×10⁸[Kr]。

結語

我們覺得，攝氏溫標有一個相對零度，給人以很好的基準感或參照感。界上溫度與界下溫度，都不是任意的(無窮小與無窮大)。

絕對溫標可參與動力學方程，缺點是過於絕對化，而“絕對零度”不利於溫度的認知拓展。

為什麼宇宙最低溫度是-273度左右？為什麼不是-300度，這一定有重大物理規律嗎？

這個話題就像光速為什麼不是300000米/秒一樣，其實我們也可以將光速折騰到這個數字的，我們只要修改度量衡中的1M長度為： 299792458/300000000即可，光速立馬就從299792458米升格為整30萬米/秒，同理，我們將攝氏溫標重新定義，那麼絕對零度立馬就從-273℃變成-300℃，當然大家肯定不服氣，這不是耍流氓嘛，沒關係，咱簡單來了解下溫度我們認識溫度的歷史。

1848年，焦耳在赫拉派斯工作的基礎上，測量了很多氣體的分子速度。在焦耳的推動下，分子運動論開始被科學界重視。1848年，威廉·湯姆森（第一代開爾文勳爵）在《關於一種絕對溫標》中提出了需要一種“絕對的冷”（絕對零度）作為零點的溫標，使用攝氏溫標計量，威廉·湯姆森利用空氣溫度計測算出絕對零度為−273 °C

第一代開爾文勳爵：威廉·湯姆森

1859年，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋用概率論證明了平衡態下，理想氣體分子的速度分佈是有規律的，這個規律稱為麥克斯韋速度分佈律，並給出了它的分佈函式表示式。1905年，愛因斯坦除了發表著名狹義相對論以外，還發表了《關於熱的分子運動論所要求的靜止液體中懸浮小粒子的運動》，闡述了布朗運動的微粒，它的擴散將會以一個特定的速率（稱為均方位移）移動，而這速度取決於單位摩爾流體中的原子或分子的數量。1954年，第10屆國際計量大會（CGPM）的第3號決議標定了熱力學溫標的現代定義，以水的三相點為其第二定義點，並規定將其溫度修訂為273.15K。

上文是溫度的本質-分子熱運動的流水賬，從這個過程中，我們了解了攝氏溫標的由來，以及絕對零度的概念，還有分子運動論的起源，當然另一層含義是絕對零度是測算出來的。

如何達到絕對零度？

前文我們了解了溫度是由微觀粒子運動引起的。那麼何為溫度高低呢？微觀粒子運動運動越劇烈表示溫度越高，相反則溫度越低，那麼問題來了，我們是不是能製造一個不運動的微觀粒子呢？當然目的是製造最低溫度？

當然理論上是可以的，但事實上卻無法達到，因為沒有一種手段可以讓微觀粒子的運動完全停止。現代能製造最低溫度的裝置是NASA的冷原子雲實驗室（CAL），一個類似冰箱大小的裝置，於2018年5月21日被送到了國際空間站，在微重力的條件下展開鐳射製冷的實驗。

鐳射製冷：利用鐳射的多普勒製冷方式，每次以頻移欺騙原子，受激發的原子跌落基態會釋放吸收的能量，這個釋放能量大於吸收能量，每次操作都會讓原子失去能量，從而達到製冷的目的。

但即使如此，鐳射製冷仍然只能達到-273.1499999999 ℃，但距離絕對零度仍然有一步之遙！

總結

我們了解了溫度的歷史與接近絕對零度的一種方式，為什麼絕對零度是-273.15℃這是由一個大氣壓下冰水混合所定義的0℃的時候所決定的，以此時的0℃為標準，我們通過此時的微觀粒子運動劇烈程度計算出運動靜止時的溫度是-273.15℃，如果要重新定義絕對零度為-300℃，這完全沒有問題，畢竟微觀粒子停止運動時的標定是不會變的，取什麼名字，那是國際計量委員會的問題。

為什麼宇宙最低溫度是_273度而不是其他的度數？

這個問題問都很有趣味，但也值得玄思。要解答好這個問題唯有從象數思維的角度來解析，方能得到你的滿意結果。

經科學實驗證明，從現象上來講-273度是物質有無存在的分水嶺。在273度以下就看不到運動物質的存在了，屬於陰界的概念，而在-273度以上我們還能觀察到物質的運動和存在現象，屬於陽界的現象。而在我們民族的傳統文化中陰陽兩種形式乃是以2，3兩數作為特徵符號象數的。

現在我們來觀察一下-273這個數字，中間的數字是7數，然7數在民族傳統文化瑰寶易經中它乃是艮卦的符號象數，其象徵意義則為山～分水嶺象

宇宙背景輻射是來自宇宙空間背景上的各向同性或者黑體形式和各向異性的微波輻射，也稱為微波背景輻射，特徵是和絕對溫標2.725K的黑體輻射相同，頻率屬於微波範圍。宇宙微波背景輻射產生於大爆炸後的三十萬年。大爆炸宇宙學說認為，發生大爆炸時，宇宙的溫度是極高的，之後慢慢降溫，到現在(約150億年後)大約還殘留著3K左右的熱輻射。3K宇宙背景輻射是60年代天文學上的四大發現之一，它是由美國射電天文學家彭齊亞斯和威爾遜發現的。當時，彭齊亞斯和威爾遜正在研究天電對通訊的干擾，經過1年多的觀測，他們發現天空中的任何方向都存在著一種噪聲(這種噪聲並不是指日常生活中用分貝表示大小的那一種，而是指電子儀器中不規則的干擾訊號。由於電路中的不規則訊號是由電子熱運動造成的，所以這種訊號大小可以用溫度來表示。)，並且這種噪聲是各向同性的。與此同時，以迪克教授為領導人的美國普林斯頓大學的一個研究小組也在進行這方面的研究，他們預言，宇宙空間有著3K左右的背景輻射存在。後來他們互訪並且進行了研究合作。普林斯頓小組最終也完成了測量，證實了彭、威的觀測和研究。這種輻射正好解釋為宇宙早期熾熱火球的暗淡餘光。按照大爆炸理論，隨著宇宙的膨脹，原始火球的熾熱的黑體輻射，勢必拉長波長，降低溫度，導致今天在微波段觀測到不足3K的背景輻射。目前的載人航天，還只是在地球附近的太空中活動，所以我們只關注這部分太空的溫度。 太空中的溫度很低，可達攝氏零下200度以下。航天器在太空執行，由於沒有空氣微粒傳熱，向陽的一面吸收太陽的輻射熱，溫度可達100多攝氏度，而背陽的一面則為零下100多攝氏度，這便形成了極高極低的極端溫度。

謝邀，首先宇宙最低溫度，即熱力學中的絕對零度，是-273度，這只是個理論值，事實上沒法測量到接近於-273度溫度的物體。至於為什麼宇宙最低溫度是-273，而不會比-273度更低了呢，下面做詳細說明。

絕對零度，是熱力學的最低溫度，但只是理論上的下限值。熱力學溫標的單位是開爾文（K），絕對零度就是開爾文溫度標（簡稱開氏溫度標，記為K）定義的零點。0K約等於攝氏溫標零下273.15攝氏度，也就是0開氏度，在此溫度下，物體分子沒有動能和勢能，動勢能為0，故此時物體內能為0。

物質的溫度取決於其內原子、分子等粒子的動能。根據麥克斯韋-玻爾茲曼分佈，粒子平均動能越大，物質溫度就越高。理論上，若粒子平均動能低到量子力學的最低點時，物質即達到絕對零度，不能再低。然而，絕對零度是不可能達到的最低溫度，自然界的溫度只能無限逼近。如果到達，那麼一切事物都將達到運動的最低形式。因為任何空間必然存有能量和熱量，也不斷進行相互轉換而不消失。所以絕對零度是不存在的，除非該空間自始即無任何能量熱量。

宇宙中並沒有任何溫度能夠比絕對零度更低了，從科學家們研究的所有粒子運動情況來看，並不存在有粒子完全停止熱運動的現象，因此絕對零度只存在於理論上，現實中並不存在。從另一個角度來講，如果粒子完全停止了熱運動，那麼它的速度和位置就確定了下來，這和量子力學中的相關理論是相悖的。

宇宙最低溫度是零下273攝氏度，也就是絕對零度，精確一些就是零下273.15攝氏度，不可能再低了。這是因為絕對零度的判斷標準是固定的，此時原子都處於完全靜止的狀態，對應的就是絕對零度了。因此不可能比絕對零度還要低的溫度，原子都靜止了，那麼一切熱力學活動全部暫停，那麼溫度也就觸地了。

溫度與分子熱運動有關

這裡還需要明白一個道理，這就是宇宙中的溫度來自分子熱運動，換句話說溫度是幾乎是沒有上限了，於是我們可以接觸到大量關於發現多少高溫的氣體、比如太陽日冕等效溫度達到數百萬攝氏度，還有宇宙中一些氣體雲、黑洞周圍物質摩擦達到達到上億攝氏度等，都是分子運動抵達極致時對應的溫度。

絕對零度和普朗克溫度無法達到

從分子熱運動看，幾乎是沒有上限，但是我們考慮宇宙空間的限制，那麼溫度就有了上限，那就是宇宙大爆炸瞬間的溫度，叫做普朗克溫度，目前宇宙中沒有任何一個事件的溫度能夠超過大爆炸瞬間溫度。從以上分析可以看出，最低溫度與分子熱運動有關，既然分子、原子不可能完全靜止，那麼絕對零度是無法達到的；最高溫度與空間有關，既然宇宙大爆炸瞬間是不可能重現，那麼宇宙中最高溫度也是無法達到的。