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理论上的最低温度与我们所处的环境温度相差也就两三百度，但高温却能高达几万、几十万甚至几十亿度以上。之所以有如此巨大的差异，与人类如何定义温度有关。

我们在生活中通常使用摄氏温标，它的定义与水有关。在标准大气压下，纯水的冰点被定义为0摄氏度，而纯水的沸点则被定义为100摄氏度。基于这样的标准，通过理论可以推导出最低温度为-273.15摄氏度，这就是无法达到的绝对零度。至于为什么最低温度只能到绝对零度，并且还不能达到，这与物体产生温度的机制有关。

组成物体的粒子一直会做不会停止的热运动，这是物体有温度的根本原因。如果粒子热运动的剧烈程度下降，温度也会随之下降。那么，极限就是粒子停止热运动，热量不再产生，所以温度将会达到最小值。但海森堡不确定性原理表明，粒子的位置和速度无法被同时测出来，所以粒子停止热运动与之相违背，这意味着绝对零度只能无限趋近，而无法达到 。并且相对论还表明，这个世界不存在绝对静止的物体，任何物体都会存在运动，静止只是相对的。

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上图为三种不同气体的压力与温度关系曲线，通过查理定律可以外推到绝对零度。

通过实验和理论（比如查理定律）推导，绝对零度的大小约为-273.15摄氏度。人类目前取得的最低温度仍然比绝对零度高出10^-10度，但就是无法达到极限。

另一方面，粒子的热运动可以非常剧烈，所以温度可以升到非常高的程度，几万、几十万甚至几十亿、几十万亿度都是可以达到的。人类目前取得的最高温度是10万亿度，由质子和原子核在高能粒子加速器中高速碰撞得到。

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不过，温度也不会无限升高，量子力学给出的温度上限是普朗克温度，温度高达1.42亿亿亿亿度，只有宇宙大爆炸的最初时刻才达到过这个温度。