Page 148 - 万物皆模式

万物皆模式 Everything is Pattern

第 5 篇 温度是什么？

人体对温度极为敏感，温度不但是人类的一种感觉，并且也可以用仪器来测量，
温度似乎是一种实实在在的性质，却又很难具体说清楚它到底是什么？

大家只知道阳光照射会有炎热或温暖的感觉，但又有谁知道，在喜马拉雅的雪
山顶上，你得同时忍受寒冷与暴晒的双重痛苦？阳光与温度有关系，却不是直接的
关系。

上一章论述了，从广义来说，热量是物质内含光子的多少。从狭义来说，热量是
光子驻波与动波相互转化的动量差额所表现出来的性质，温度正是衡量狭义热量的一
个物理量。
温度不适合用来衡量广义的热量，它反映的是光子驻波与动波相互转化时引起的
原子与分子热运动的剧烈程度。温度也不能反映费米子中光子的频率（即质量的大

小），亦与物体的冷能量无关。温度对单个的原子或分子也没有意义，因为无法形成
一个温度可测量的场景。由于物质在 2.7 K 之上具有辐射的倾向性，所以必须先提供外
来的动波光子让它吸收，否则温度马上就降低。

温度实际上只对物质聚集体才有意义。对物质聚集体纵使不提供外来光子，光子
在物质内部可以被反复吸收与辐射，就不会像独个原子或分子那样内部的光子易于逃
逸，因此具有保温作用，这样物质与环境才能形成光子交换的可测量场景，温度才具
有实际意义。从不同的角度理解，温度具有不同的意义，列举如下：
①如果从辐射能力来标定温度，则温度对应该温度下费米子中光频率与 2.7 K 时费

米子光频率的差值。
②如果从环境中光子能量水平来标定温度，则温度是环境中光子频率与数量的综合
效果；紫外灯可以辐射紫外线，紫外线频率比所有的可见光都高，但不一定能显著发

热，其温度可以很低。微波炉辐射出的光子频率很低，却可以显著提高食物的温度。
③也可以用黑体辐射来标定温度。
温度反映的是物质的辐射能力，它与物质微观层次运动的对应关系只是一个表
象。要想从本质上理解温度是什么，就不得不首先认识一下黑体辐射：黑体辐射是一
种标准辐射，不同的温度，对应一个不同的黑体辐射曲线，可以用普朗克黑体辐射方

程来描述，其辐射强度与频率的关系近似正态分布，中间有一个峰值。
作为标准辐射光源的黑体辐射，它可以最大限度地排除特定物质对特定频率光子
的选择性吸收与辐射，还能排除反射对辐射光子的干扰，所以黑体辐射相当于一个纯

辐射源。在黑体辐射中，一个温度对应一个黑体辐射谱，所以用黑体辐射可以相当准
确地定义温度。

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