宇宙中的最低和最高温度是怎么测出来的？
宇宙中的最低和最高温度是怎么测出来的？温度是人们为了衡量物体组成微观粒子运动程度，在宏观方面表现出冷热程度的一个标量，比如以人身体的温度为界限，在相应皮肤感受器的感知作用下，当外界环境低于人体的温度，则热量会由身体向环境中散失，皮肤感受器就觉得冷，相反就会觉得热。而从宇宙空间更大的宏观尺度上来看，对于温度来说，也存在着由上限和下限区间所圈定的一个阈值。
从温度的本质上看，它反映的是组成物体的微观粒子平均动能高低，也就是运动的剧烈程度。微观粒子运动越剧烈，那么其平均动能也越高，对外表现则温度越高；而如果在外界输入能量或者热量转移的情况下，物体的温度升高，则也会推动微观粒子运动速率和频率的提升，从而粒子的振动、摩擦和碰撞几率也越高，在一定程度上响应着温度升高所带来的影响。
我们在测量一个物体的温度时，这个数值反映的是这个物体整体的物理状态，而并非个别粒子或者局部粒子的平均动能，在热力学中，对于理想气体来说，在一个封闭系统中，所有气体分子的平均动能与热力学温度之间存在着一个正比的关系，这个比例被称为玻尔兹曼常数。既然温度反映的是微观粒子的运动剧烈程度，那么就会存在着粒子运动速度的一个上限和下限，分别对应着宇宙中理论上的最高温和最低温。
而粒子运动速度的最高值则为光速，最低值为零，在这两种极端的情况下，是如何推导出来最高和最低温的呢？首先来看一下最高温度。我们可以先计算出一个封闭系统中理想气体分子的平均动能为：E=3k*T/2=1/2*mv^2，其中k为玻尔兹曼常数，值等于1.38*10^(-23)J/K。继而可以推导出一个物系的温度表达式为：T＝2mv^2/(3k)。
可以看出，当粒子的速度v为光速时，物系的温度取决于物体的质量，我们可以计算出电子的电高温度级别为20亿K，质子的最高温度为400万亿亿K。然而这个温度还不是理论上最高的，因为在物理学领域，有一个定义就是粒子的康普顿波长与其史瓦西半径的比值，被称为普朗克质量，当粒子的质量达到普朗克质量时，其理论上的最高温度值的计算结果为1.4*10^32K，这个温度也被称为普朗克温度，是宇宙大爆炸的瞬间所产生的极高温度，目前来说仅在理论上存在这个温度，无法再现也无法进行测量。
再看一下最低温度。根据前面理想气体的温度与粒子速度、质量之间的关系式T＝2mv^2/(3k)，我们如果将速度值确定为0，那么得到的热力学温度将是0K，但是我们在现实中是不可能使粒子的速度变为0的，那么，热力学温度为0K时对应的绝对温度-273.15摄氏度是怎么来的呢？这里主要应用的就是理想气体的体积与温度之间的对应关系，科学家们通过反复的实验，得出这个对应的关系为p*V=n*R*(Tc-b)，这个计算式出p为气体的压力，V为体积，n为气体量，R为理想气体常数，Tc为摄氏温度，b为开尔文温度与摄氏温度的差值。
科学家们在反复进行理想气体体积和温度外推实验以后，最终得出了非常精确的理想气体常数，然后绘制出了理想气体的体积-温度对应直线图，从而计算出了b值为-273.15。从以上分析可以看出，无论是理论上的最高温度和最低温度，实际上在现实宇宙中都是无法达到的。在宇宙大爆炸之后，随着空间的不断扩张，实际上整个宇宙空间的温度是不断冷却的，而由于宇宙空间中都或多或少地存在着大爆炸之后所残留的痕迹，即宇宙微波背景辐射，宇宙空间也得以在极其稀薄的物质组成条件下，被这些微波背景辐射所“加热”。
科学家们正是利用这些微弱的电磁波在穿过气体云之后，气体分子会吸收一定量的辐射能量，因此科学家们利用这些证据可以计算出气体的温度，宇宙背景温度3K也就是这么得来的。宇宙背景温度3K其实并不是宇宙中的最低温度，智利的天文学家团队在“回力棒星云”中测量出了1K的低温，仅比绝对温度高出1度，是迄今为止科学家发现的宇宙“冷极”。
而对于宇宙中的高温测量，科学家们主要围绕恒星来展开，其中比较简单的方法就是利用接收到的恒星发出来的光谱型来测量恒星表面的温度，不过这个方法比较初级，得到的数值仅是一个区间，精确度不高。另外两种比较复杂的方法，一个是黑体辐射测量法，通过黑体辐射的维恩位移定律，测算出辐射的峰值，然后倒推辐射源的温度。另一种方法是利用恒星真实光度与温度之间的关系式：L=4π*R^2*σ*T^4进行计算，其中L为恒星真实光度，R为恒星半径，σ为斯特凡-玻尔兹曼常数，T为温度。
宇宙中最高的温度是多少？最低温度是多少度？
为了解答这几个问题，首先要了解一下温度的本质。表面上，温度表征物体的冷热程度。本质上，温度表征物体的组成粒子的热运动剧烈程度。物质可能的最低温度理论上，当所有的粒子停止运动时（处于量子力学的最低点），物体将会达到可能的最低温度，即绝对零度。绝对零度在开氏温标上表示为0 K，在摄氏温标上表示为-273.15 ℃。
然而，为了达到绝对零度，不仅需要原子停止运动，而且还包括原子的所有组成。绕原子核运动的电子需要停止运动，原子核中的质子和中子需要停止相互作用，夸克以及任何更基本的结构都要停止活动。由于量子力学效应，这是不可能的，所以绝对零度无法达到。从另一方面看，任何空间中都存在能量和热量，必然会与物质进行交换，所以绝对零度只能无限逼近，不可能达到。
目前，通过激光冷却和磁蒸发冷却技术，科学家获得的最低温度达到了100 pK（10^-10 K，−273.149999999900 ℃）。物质在这种极低的温度下将处于玻色-爱因斯坦凝聚态，它们会表现出奇特的行为，例如，超流动性和超导现象。物质可能的最高温度物质可能的最高温度为普朗克温度，其值约为1.417×10^32 K。
既然有人说宇宙有最低温度下限，那有没有最高温度上限？
宇宙间的温度，既有下限，也有上限。温度是表示物体冷热程度的物理量，在热力学上，人们把温度作为衡量物体内部微粒平均动能宏观表现的一种标量，也就是反映物体内部热运动的剧烈程度。热力学温度则是热力学中对温度的一种定义方法，就是用一种都是正数来表示的温度方法，把最低的绝对温度，定义热力学温度的0度，符号是T，单位K（开尔文）。
由于组成物体的微观粒子在无时无刻地不断运动，由此而带来的振动、碰撞和摩擦产生的能量释放。这种能量的释放过程，带来物质冷热的变化，因此，热力学引入了温度这个概念。当微观粒子间振动、碰撞和摩擦越剧烈，外在表现为温度值就越高，反之就会越低。下面我们根据热力学中对温度的定义，就不难理解温度存在的上限和下限的原因了。
什么条件下，会产生最低温度呢？就是物体内部每个微观粒子都达到静止状态，没有振动，相互之间没有碰撞，没有摩擦，释放能量为0。这就是绝对零度的状态，通过盖·吕萨克定律，可以得出，宇宙间的绝对最低温度为-273.15摄氏度。实际上我们只能创造无限接近这个状态的条件。与之相反，当微观粒子运动越剧烈，其振动、碰撞和摩擦就越激烈，温度就越高。
那么，由于微观粒子的运动速度有上限，就是光速，在怎么也超不出光速的前提下，温度就必然有个上限。普朗克在100年前，通过反复的实验研究，提出了一个常数概念，我们把它叫做普朗克常数，人们用这个常数与光速和其它物理量计算物质的温度。通过计算，人们得出宇宙间理论状态下的一个最高温度，其值为1.4168*10^32K，后来人们把这个温度叫做普朗克温度。
目前地球文明所谓的绝对零度真的是宇宙中最低的温度吗，在绝对零度下会发生什么？
解答区有一位老先生，ID叫做 @刘静玉3 ，他说道：【"向这样高深的问题，国家都没统一定论，可望民间民科。"】第一，"向"应该是错别字，应该写做"像"。第二，"在绝对零度以下会发生什么"，这样的问题，不是什么高深的问题。而是一个错误的问题。第三，"国家都没有统一定论"，这个说法也是有问题。科学问题，应该由科学界定论，而不是"国家统一定论"。
关于"在绝对零度以下会发生什么"这样的提问，实际上涉及到热力学上面的简单常识，是在科学界早就已经定论了的东西，而不是"没有定论"。不但有定论，而且早就定论了很久，概念非常清晰。绝对零度，我们用通俗一点的说法，就是万物所有的粒子都停止运动所需要的温度。物质的温度有多高，取决于物质内部原子、分子等粒子的运动活跃程度。
根据热力学的定义，粒子的运动程度越大，物质的温度就越高。理论上，现实宇宙中是不可能达到绝对零度的，无论是什么粒子，都必须具有最低限度的动能，否则物质就会不复存在。所以，绝对温度仅仅存在于理论之中，在现实世界之中是不可能发生的。一旦达到绝对零度，意味着时空的终结，这种情况是不会发生的。时空的本质就是运动，没有运动就不会有时空。
有人开玩笑，说反转的水军们的智商已经突破了下限，"反转者的智力达到了绝对零度"。这个说法其实是调侃，一种夸大。反转者的智力水平即使再低，也不可能达到"绝对零度"，要知道，智力就是一种网络神经的算法，与神经元的数量有关系。但即使是一只虫子，它们也是有智商的，只不过是微乎其微罢了。反转基因的人，他们可以写，有语言表达能力(尽管这种能力不高)，他们的智力水平应该超过了虫子。
为什么宇宙最低温度是-273度左右？为什么不是-300度，这一定有重大物理规律吗？
为什么宇宙最低温度是-273度左右？为什么不是-300度，这一定有重大物理规律吗？这个话题就像光速为什么不是300000米/秒一样，其实我们也可以将光速折腾到这个数字的，我们只要修改度量衡中的1M长度为： 299792458/300000000即可，光速立马就从299792458米升格为整30万米/秒，同理，我们将摄氏温标重新定义，那么绝对零度立马就从-273℃变成-300℃，当然大家肯定不服气，这不是耍流氓嘛，没关系，咱简单来了解下温度我们认识温度的历史。
温度的历史，分子运动论的来历早在1593年，伽利略的就发明了第一个温度计，当然那很原始，不过已经知道了利用介质的热胀冷缩来表示温度。1665年，意大利天文学家惠更斯提出用水的冰点和沸点作为温度的参考点（但当时还不知道气压和沸点的关系）1742年，瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯将一个大气压下的冰水混合物规定为0℃，同时将一个大气压下的水的沸点定为100℃，并且在两者之间均分为100个刻度。
此方式在1743年被修订成现行的摄氏温标。安德斯·摄尔修斯1799年，伦福德伯爵通过摩擦生热的观察提出了热是一种运动的结论。早在1738年，丹尼尔·伯努利发表著作《流体力学》中提出了气体分子运动论，1820年英国一位铁道杂志的编辑赫拉派斯独立提出了伯努利曾经提出过的气体分子运动论，并且认为压强是气体粒子碰撞的结果，而且明确的提出了气体的温度取决于分子运动的速度。
1824年，卡诺出版了《关于火的动力思考》，在书中卡诺提出了理想热机理论，奠定了热力学的理论基础。1827年，英国植物学家罗伯特·布朗利用一般的显微镜观察悬浮于水中的花粉时，发现了分裂出的花粉微粒的不规则运动，后人将之称为布朗运动。布朗运动1848年，焦耳在赫拉派斯工作的基础上，测量了很多气体的分子速度。
在焦耳的推动下，分子运动论开始被科学界重视。1848年，威廉·汤姆森（第一代开尔文勋爵）在《关于一种绝对温标》中提出了需要一种“绝对的冷”（绝对零度）作为零点的温标，使用摄氏温标计量，威廉·汤姆森利用空气温度计测算出绝对零度为−273 °C第一代开尔文勋爵：威廉·汤姆森1859年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦用概率论证明了平衡态下，理想气体分子的速度分布是有规律的，这个规律称为麦克斯韦速度分布律，并给出了它的分布函数表达式。
1905年，爱因斯坦除了发表著名狭义相对论以外，还发表了《关于热的分子运动论所要求的静止液体中悬浮小粒子的运动》，阐述了布朗运动的微粒，它的扩散将会以一个特定的速率（称为均方位移）移动，而这速度取决于单位摩尔流体中的原子或分子的数量。1954年，第10届国际计量大会（CGPM）的第3号决议标定了热力学温标的现代定义，以水的三相点为其第二定义点，并规定将其温度修订为273.15K。
上文是温度的本质-分子热运动的流水账，从这个过程中，我们了解了摄氏温标的由来，以及绝对零度的概念，还有分子运动论的起源，当然另一层含义是绝对零度是测算出来的。如何达到绝对零度？前文我们了解了温度是由微观粒子运动引起的。那么何为温度高低呢？微观粒子运动运动越剧烈表示温度越高，相反则温度越低，那么问题来了，我们是不是能制造一个不运动的微观粒子呢？当然目的是制造最低温度？当然理论上是可以的，但事实上却无法达到，因为没有一种手段可以让微观粒子的运动完全停止。
现代能制造最低温度的设备是NASA的冷原子云实验室（CAL），一个类似冰箱大小的设备，于2018年5月21日被送到了国际空间站，在微重力的条件下展开激光制冷的实验。激光制冷：利用激光的多普勒制冷方式，每次以频移欺骗原子，受激发的原子跌落基态会释放吸收的能量，这个释放能量大于吸收能量，每次操作都会让原子失去能量，从而达到制冷的目的。
但即使如此，激光制冷仍然只能达到-273.1499999999 ℃，但距离绝对零度仍然有一步之遥！总结我们了解了温度的历史与接近绝对零度的一种方式，为什么绝对零度是-273.15℃这是由一个大气压下冰水混合所定义的0℃的时候所决定的，以此时的0℃为标准，我们通过此时的微观粒子运动剧烈程度计算出运动静止时的温度是-273.15℃，如果要重新定义绝对零度为-300℃，这完全没有问题，毕竟微观粒子停止运动时的标定是不会变的，取什么名字，那是国际计量委员会的问题。
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