绝对零度

主条目：負温度

在常用的攝氏或華氏溫標下，以負數形式表示的温度只是單純的比此兩種表示方式下的零数值温度更低的温度。然而某些熱力學系统是可以達到真正意義上的負温度的，換句話說，這些系統在熱力學定義下的温度（以熱力學溫標K表示）可以是一个負的值。一个具有負温度的系統并不是說它比絕對零度更冷。恰恰相反，從感官上来講，具有負温度的系统將會比任意一個具有正温度的系统都更熱。當分别具有正負溫度的兩個系統接觸時，熱量會由負溫度系統流向正温度系统。[3]

大多數常見的系統都無法達到負溫度，因為增加能量也會使得它们的熵增加的。但是，某些系统能够持有的能量是有上限的，當能量達到這個上限時，它們的熵實際上會減少。因為温度是由能量和熵之间的關係來定義的，所以即使能量在不停的增加，這個系统的温度仍会變成負值。[3]所以，當能量增加時，對於處於負温度的系统，描述其狀態的玻尔兹曼因子会增大而不是减小。因此，没有一个完備的系统——包括电磁系统——能够達到负温度，這是因為能量狀態不會達到最大，所以不會有負温度出現。但是，對於準均衡系统（如因自旋而導致不均衡的電磁場）這一理論並不適用，所以準均衡系统是可能達到負温度的。

2013年1月3日，有物理學家聲稱首次製造出了高等自由態的負温度系统，該系统是由钾原子组成的量子氣體。[4]

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