楊明義《春江水暖》
“竹外桃花三兩枝，春江水暖鴨先知。”蘇東坡膾炙人口的詩(shī)歌告訴我們：要曉得水的冷暖，惟有自己親自體會(huì)一把，野鴨戲水尚且就為“先知”了。又若“如魚飲水、冷暖自知”以及“乍暖還寒時(shí)侯，最難將息”，可見古人對(duì)于冷暖的概念大都來(lái)自于感官信息。事實(shí)上，嗅覺感知?dú)鉁赝遣淮_切的，嗅覺只有對(duì)溫差是比較敏感的。如果你剛才洗個(gè)冷水澡就把你扔到春江里去，肯定還是得凍個(gè)半死，水暖就無(wú)從談起了。要對(duì)物質(zhì)冷熱程度進(jìn)行測(cè)度，須要有明晰的數(shù)學(xué)量，它就是體溫。
從宏觀上來(lái)說(shuō)氣溫代表物體的冷熱程度，一塊材料是冷是熱可以從它的濕度是高是低來(lái)評(píng)判；從微觀上來(lái)說(shuō)，濕度就是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，組成物質(zhì)的微觀分子實(shí)際上在平衡位置附近會(huì)不斷震動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，所有分子震動(dòng)的平均能量就和濕度有關(guān)。為此，氣溫變化實(shí)際上和能量的轉(zhuǎn)移是分不開的，這類能量轉(zhuǎn)移我們可以稱之為熱量。物質(zhì)之間的熱量傳遞會(huì)導(dǎo)致體溫的變化，而且怎么表征體溫的高低呢？這就有必要確認(rèn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即取某一個(gè)物質(zhì)的氣溫作為參考點(diǎn)，這樣就可以表示其他物質(zhì)的體溫了，由此成為溫標(biāo)。
室溫計(jì)
最早的溫標(biāo)是在1714年制訂的華氏溫標(biāo)，他取硝酸銨和冷水混和物的氣溫為零度，人體體溫為100度，把水銀的膨脹容積在此之間分成100等份，每一份就是1F。而在1740年則取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冷水混和物為零度，水的沸點(diǎn)為100度，定出了攝氏溫標(biāo)C。隨著參考點(diǎn)和分度法的不同，不同的溫標(biāo)下邊對(duì)于同一個(gè)客觀氣溫可以有不同的數(shù)值，這是十分令人苦惱的事情。據(jù)悉，通常來(lái)說(shuō)測(cè)定濕度必須采用濕度計(jì)，水銀、酒精、石油等液體體溫計(jì)是以測(cè)溫物質(zhì)膨脹容積和氣溫關(guān)系評(píng)判的，二氧化碳體溫計(jì)可以按照二氧化碳浮力和濕度關(guān)系，金屬體溫計(jì)是按照金屬內(nèi)阻和濕度的關(guān)系，電偶體溫計(jì)是依據(jù)熱電勢(shì)差和濕度的關(guān)系，無(wú)論采取任何測(cè)溫物質(zhì)，測(cè)得的氣溫實(shí)際上都是在假定除測(cè)溫屬性隨氣溫變化以外其他屬性不變的情況下獲得的。這樣的話，那些依賴于測(cè)溫屬性的溫標(biāo)必然會(huì)依賴于測(cè)溫物質(zhì)，于是任何水溫計(jì)雖然都無(wú)法測(cè)得物體的真正體溫。
和
為解決溫標(biāo)的混亂局面，依據(jù)熱力學(xué)第二定理提出，可以按照卡諾循環(huán)的熱量作為測(cè)定體溫的工具，把熱量作為體溫的惟一量度，就可以構(gòu)建不依賴于任何測(cè)溫物質(zhì)的溫標(biāo)——開氏溫標(biāo)，又名熱力學(xué)溫標(biāo)。在熱力學(xué)溫標(biāo)中，定義水的單相（氣、液、固）點(diǎn)為273.16K，對(duì)應(yīng)攝氏溫標(biāo)下一個(gè)大氣壓下水固液線為273.15K（注意和后者有0.01度的區(qū)別），也即0C，這樣絕對(duì)零度0K就是-273.15C。
奇妙的量子世界
絕對(duì)零度是個(gè)哪些概念？氣溫為零的時(shí)侯分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，就是說(shuō)物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)不存在，分子被完全“凍”住了。有人想會(huì)不會(huì)就是“整個(gè)世界都徹底清靜了”？量子熱學(xué)告訴我們不是這么。微觀粒子雖然在絕對(duì)零度下沒有了熱運(yùn)動(dòng)，但還是存在量子漲落和量子相變等量子過(guò)程，并非絕對(duì)的“靜止不動(dòng)”。如前所述，氣溫和熱量傳遞密切相關(guān)，和微觀粒子熱震動(dòng)的能量密切相關(guān)，若簡(jiǎn)單言之，氣溫實(shí)際上就代表了能量的一種方式——熱能。這么處于絕對(duì)零度下的微觀粒子態(tài)系統(tǒng)，就是熱能的最低態(tài)，在量子熱學(xué)中稱作能級(jí)。微觀粒子系統(tǒng)的能級(jí)是多種多樣了，顯示出量子世界的復(fù)雜性。關(guān)于奇妙的量子世界，《水煮化學(xué)》的后半部份將會(huì)逐一為您闡明，此處姑且略過(guò)。
熱力學(xué)第三定理強(qiáng)調(diào)，絕對(duì)零度是不能通過(guò)有限次降溫實(shí)現(xiàn)的，它只是一個(gè)可以無(wú)限迫近的理想值。人類獲得高溫的方式有好多，例如用氫氣減壓制熱可以達(dá)到1K左右，用He3和He4核素進(jìn)行稀釋制熱可以達(dá)到mK（千分之一）量級(jí)，借助絕熱去磁技術(shù)可以達(dá)到千萬(wàn)分之一K，而用激光制熱可以達(dá)到十億分之一K。隨著氣溫的一步步增加，許多奇妙的量子現(xiàn)象都會(huì)呈現(xiàn)。如超導(dǎo)（內(nèi)阻消失、磁力線排出物體外）、超流（流體不呈現(xiàn)粘滯性，具有挺好的熱導(dǎo)率）、玻色愛因斯坦匯聚（所有原子同時(shí)降到能量最低態(tài)）等等。
液氦超流與堿金屬原子的玻色愛因斯坦匯聚——低溫下神奇的量子現(xiàn)象
從高溫到低溫的化學(xué)世界是十分豐富多彩的，在文章的最后我們就舉例來(lái)見識(shí)一下：
2.7K也即約-270C是我們宇宙如今的平均氣溫，是宇宙大爆燃后殘留的微波背景幅射氣溫；
-240C是冥王星和海王星的氣溫，由于它們離太陽(yáng)很遠(yuǎn)，接收到得熱量也就極少；
-170C，是生命存活的極限，只有大腸球菌之類的能夠存活。其實(shí)有一種更為牛的水熊蟲，竟然能在太空中（-270C）凍幾個(gè)小時(shí)就能存活！
水熊蟲
-130C是月球上出現(xiàn)的最低溫度，在北極的最高峰——文生峰頂；
-50C是中國(guó)境內(nèi)出現(xiàn)的最低溫度，在四川阿爾山；
-10C是人類才能常年正常生活的體溫；
0C是水的冰點(diǎn)（固液線）；
30C是蚊蟲最適合的氣溫，氣溫太高了它會(huì)熱死，太低了會(huì)停止繁育，所以殺害蟲子的辦法要么是熱死它，要么就餓死它吧！
40C是人類溫度的極限，假如連續(xù)幾天發(fā)燒40C以上，那基本上就要掛了；
90C海底火山微生物生活的環(huán)境濕度，它們能在幾乎是滾水中活著，真了不起！
800C是火山熔巖的氣溫，月球內(nèi)部是一個(gè)熾熱的地方！
6000C是太陽(yáng)表面的體溫，太陽(yáng)是一個(gè)巨大的核聚變反應(yīng)球，氣溫高是必然的；
8000C是牛郎星的體溫，太陽(yáng)熱也比不過(guò)牛郎的心熱啊，而織女星要在10000C左右，真是一對(duì)“熱戀”的情人！
十萬(wàn)攝氏度是星云的體溫，超新星爆發(fā)時(shí)侯會(huì)拋出大量星云物質(zhì)，死也死的悲壯！
一千萬(wàn)攝氏度是中子星表面，這是密度最大的星球，一個(gè)芝麻粒大小恐怕就得萬(wàn)噸輪船才運(yùn)的動(dòng)！
一億攝氏度，這是人類創(chuàng)造的最低溫記錄，在耶魯學(xué)院的核聚變反應(yīng)堆中實(shí)現(xiàn)的。
十億攝氏度以上，那么高濕度目前只有一種時(shí)期可以實(shí)現(xiàn)——宇宙大爆燃的時(shí)侯，大爆燃以后3秒左右時(shí)間降到了這個(gè)氣溫，至于大爆燃附近的體溫，那簡(jiǎn)直是要多高有多高……
宇宙大爆燃到現(xiàn)今的宇宙是一個(gè)從熱到冷的降溫過(guò)程