在物理學中，聲、光、電、力、熱是主要的研究方向。在古代，許多學者都研究過“熱現象”。但是沒有人搞得清楚，最早的1000多年都是走在了錯誤的道路上。所以，“物質為什麼會有溫度”這件事看似很簡單，但實際上卻很複雜。那具體是咋回事呢？

今天，我們就來聊一聊這個問題。

在歐洲的中世紀，當時的學者認為“熱現象”的本質是一種叫做“熱質”的東西，這也就是熱質說。這個理論認為熱是一種類似于空氣一樣的物質，看不見、摸不着、附着在物體上，這樣物體就可以顯示出溫度了。

這種想法實際上很符合我們日常生活的直覺，而且一般人也很難反駁這樣的說法。而且也确實可以解釋一些現象，比如：熱傳遞。當一個高溫的物體和一個低溫的物體接觸，熱量最終會變得均勻，這說明有一部分“熱質”從高溫物體轉移到了低溫物體上。

可是，後來就有人發現：熱質說也是有缺陷的。我們來舉個例子，到了冬天，天氣都比較冷，這個時候我們就會習慣性地搓手，搓手的過程中，就會有熱産生。在整個過程中，并沒有物質的轉移，隻有手掌之間的相對運動。

因此，熱質說面臨了前所未有的挑戰。後來，經過一代又一代學者的研究，他們認為熱并不是一種物質，而應該是一種能量。就拿上文中提到的“搓手”的例子，在搓手的過程中，手掌之間的相對于運動中，手掌之間會有摩擦，而且在摩擦力的方向上有位移，也就是做功了，所以熱來自于摩擦力的做功。這和鑽木取火其實是一個道理。

不僅如此，當時有一位啤酒商叫做焦耳。他為了做出口感和口味更好的啤酒，制作出了非常精良的溫度計。他對熱現象特别癡迷，并且長年研究。

因為他是啤酒商，因此，他尤其對能量轉化的問題特别癡迷。要知道傳遞熱量和作功的方法都可以改變物質系統的能量，那就意味着傳熱熱量和做功之間存在着一定換算關系。于是，他通過大量的實驗最終确立了這個換算關系。

這也被我們稱為熱功當量。焦耳當時測算出來的結果已經是比較精準了。後來，我們規定了下面這樣的換算關系。

在研究這個過程中，焦耳還得到了大名鼎鼎的能量守恒定律，如今能量的單位之一就是以他的名字命名的。

科學家其實并沒有止步于此，對于“熱現象”的研究後來更加深入。科學家還從微觀視角找到了“熱現象”的本質。在焦耳的時代，他就和物理學家開爾文合作得到了熱力學溫标。這個溫标對應的物理量就是開氏溫度，用符号K表示。我們日常生活中用到的是攝氏溫标，兩者其實是可以相互轉化的。開氏溫度的零度就是絕對零度，用攝氏溫标表示就是-273.15℃。因此，兩者的轉化關系就是：[°C] = [K] − 273.15。

那麼問題來了，溫度是衡量冷熱現象的物理量，那麼高溫和低溫到底有什麼區别呢？

從微觀的角度來看，熱的本質其實是微觀粒子的熱運動。這句話該如何理解呢？

我們知道，萬物都是由粒子構成的，但粒子并不是整整齊齊排列的，而是會亂動。

這動起來就會有動得快慢的說法。但是微觀世界，粒子數實在太多太多，我們沒有辦法一個個去測量。科學家用到的辦法就是統計粒子的平均動能。他們發現，粒子整體上動得很快，也就是平均動能很高時，溫度就越高。反之，粒子整體上動得很慢，也就是平均能量很低時，溫度就越低。

通過這樣的方式，熱現象就和微觀粒子建立起了聯系。而開氏溫度中的絕對零度其實就是粒子平均動能最低時所對應的溫度。（多說一句，根據熱力學第三定律，絕對零度是不可能達成的。）

知道了這些，就可以回答我們開頭的問題“物質為什麼會有溫度？”。

在宇宙中，任何物質都是由粒子構成的，這就意味着這裡粒子會存在動能，那麼這個物質的溫度就是構成這個物質的粒子的平均動能。如果壓根不存在粒子，也就不是物質了，當然也就沒有溫度的概念了，比如：空間、時間就沒有溫度的一面。因此，隻要是物質，就會對應溫度。

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