近代科學剛起步時就很科幻，科學家往往用最樸素的手法，得出顛覆性的結論。

17世紀時，物理學家阿蒙頓提出了低溫極限在負240度的理論。可這在在現實中根本不存在，科學界紛紛質疑，同行更覺得阿蒙頓失了物理學界的臉面。

沒想到的是，多年后，科學家竟通過「土法制冰」大力出奇跡，造出了比負240度還要低的溫度，這一發現瞬間震驚了物理界。

那麼他們是如何實現的呢？嚴謹的科學實驗允許大力出奇跡嗎？「土法制冰」又是什麼呢？

阿蒙頓的奇思妙想

紀堯姆·阿蒙頓是一位物理學家，他生活在18世紀的法國。在研究摩擦力的過程中，阿蒙頓有了個新發現：氣體的溫度總是在隨著氣壓的變化而變化。

為了驗證自己的發現，阿蒙頓用水銀改造了個溫度計，然后把溫度計放在水中，觀察其變化。

最后他驚奇的發現，空氣的體積越大的時候，溫度也會隨著變化升高，水結冰時溫度計上的刻度為51，水沸騰時為溫度計的刻度為73。

一番換算之后， 阿蒙頓得出了一個重大結論，那就是當空氣的壓力和相應體積同時為零的時候，通俗點說就是溫度計上的刻度是0度時（推算出約為-240度），就不會再繼續冷卻。

于是阿蒙頓提出了低溫極限理論，認為最低溫度是負240度。

阿蒙頓的這個大膽猜想和最終實驗，揭開了有關絕對零度的研究大幕。

可惜的是，僅僅三年之后，阿蒙頓溘然長逝。而他剛剛打開的絕對零度大門，在後來的幾十年里，因為無人探索，又慢慢被關上了。

至于原因，自然是沒有得到科學界的認可，畢竟我們的現實生活中，哪里找得到那麼低的溫度。

直到1785年，另外一位法國的物理學家雅克·查爾斯（第一個氫氣球的發明者），在一次偶然的氣體的實驗中，發現了氣體在壓強恒定時，體積和溫度的變化是沒有變化的，阿蒙頓的理論研究又被翻了出來。

在接下來的實驗中，查爾斯發現，當體積處于一個恒定的狀態下時，溫度每降低1度，氣體的壓強也會隨著變化，大約是降低它在0°C時壓強的1/273。

雅克·查爾斯通過這個實驗數據進行推算，當他計算到負273度時發現，壓強竟然變成了零數值，這個時候處在了一個真空的狀態下。

查爾斯的實驗和阿蒙頓的實驗一樣，都是通過計算得出的，在現實中，或者說在當時的技術條件下，根本難以達到這個極限數值。

兩人實驗雖然取得了一些重大突破，當時并沒有形成一個系統的有關絕對零度的實驗數據，很多定義還處在一種推測的狀態。

另外，由于當時技術條件的限制，絕對零度的溫度值的變化一直不能實現，這也讓物理界對他們提出的概念存疑。

一直到19世紀，遠在英國的物理學家威廉·湯姆森，注意到了兩人有關絕對零度的研究。

他站在了巨人的肩膀上，進行了一系列總結性實驗，通過這些實驗數據，他第一次正式的提出了絕對零度的概念：

當物體內能降低到零時候，分子的運動就會處在完全停止的狀態，也就是現在出現在物理課本中的絕對溫標。

湯姆森提出在絕對溫標下確定的「絕對零度」相當于零下273.15℃。

44年后，物理學界為了紀念威廉·湯姆森的突出貢獻，便把這個絕對溫標命名為開爾文標尺，單位為K。

查爾斯的實驗和阿蒙頓的實驗以及湯姆森的總結性實驗，為後來的熱力學打開了一個全新的領域。

接下來的時間里，科學家不斷對絕對零度發起挑戰，并最終出現了奇跡。

「土法制冰」的三座大山

實現絕對零度，實際上是對如何使氣體液化的挑戰。

當時的科學技術并不發達，許多學科都在萌芽或是未出現的階段，物理學家們劍走偏鋒，在科學實驗中大力出奇跡，竟然想出了「土法制冰」的方法來挑戰絕對零度。

第一個勇敢的挑戰者是被稱為實驗物理大俠的邁克爾·法拉第，而且從某種意義上來說，法拉第比他們走的更遠一些。

1845年，法拉第正在實驗氣體的氣態和液態時候能夠相互轉換。他先是用水合氯醛的方法，獲取了液態的氯氣。

正當他準備做進一步實驗的時候，結果發生了一些意外，他把液態的氯放到密封試管之后，試管產生了爆炸。

不過爆炸在法拉第看來，那是家常便飯，正當他準備收拾一番，重新進行實驗的時候，他驚訝的發現，試管內的液態的氯竟然在爆炸的瞬間變成了氣態。

誤打誤撞，有了這個靈感之后，法拉第對實驗進行了升級，他通過初級的壓縮和冰浴實驗，嘗試將各種氣體進行液化，從而實現了氣體的多種實現形式。

這個實驗，也讓他獲得了現實存在的最低負130度的低溫。

但是法拉第在實驗中，也遇到了一些挫折，比如他在嘗試中發現，有幾種氣體，不管怎樣也沒有辦法進行液化，其中就有氧氣、氫氣、氮氣三種氣體。

受制于當時的條件和理論，法拉第認為竟然這三種氣體無法液化，便把他們歸類為無法壓縮為液態的「永久性質氣體」。

法拉第成功的將多種氣體液化，又為絕對零度打開了一扇嶄新大門，不過法拉第留下的三種所謂的「永久性質氣體」也成為了攀登絕對零度高峰的三道難關。

後來的實驗中，主要就是如何實現氧、氫、氮這三種氣體的液化。

在法拉第的實驗的二十年后，法國科學家卡耶泰在焦耳-湯姆孫效應的基礎上，獲得了負183度的液氧和負196度的液氮。

所謂焦耳-湯姆森效應，就是氣體溫度會隨壓強的變化而改變，這種現象在我們的生活中也普遍存在，比如在打火機的時候，如果不點燃打火機，而是單純釋放里面的液化氣，不一會，你就會感到氣口處有冷冰冰的感覺。

這樣就只剩下被稱為「古怪氣體」的氫氣還沒有被攻克了。

當時科學界普遍估計，如果要見氫氣液態，最少需要達到負250度以下，大家紛紛認為，以當時的條件和技術，想要達到這一溫度非常的困難。

大力出奇跡的時候

從阿蒙頓提出低溫極限的理念以來，科學家們的每一次創造都是在突破之前的技術和條件。

研究「絕對零度」的科學家都有一股子倔強勁，他們相信技術是可以攻破的，如果沒有攻破，那可能就是錢不夠了。

蘇格蘭的物理學家詹姆斯·杜瓦正是其中之一，他想到了一個大力出奇跡的方法，那就是用套娃式的串聯法來液化氫氣。

先找到一種可以在常溫下被壓縮成液態的，然后再將這種氣體進行放進氣罐中進行加壓膨脹，來進一步的獲得低溫。

待冷卻之后，再把下一種在更低溫才能液化的氣體放入，循環往復的冷卻，一步一步套娃，不斷接近更低溫的極限。

既然是套娃，那就意味著得有許多層，得實驗許多氣體，保存的成本也很高，這個實驗在耗材和耗時上都非常的大，就像一只吞金獸一般，很快就把杜瓦的實驗經費給吃完了。

杜瓦也沒想到，自己一個物理學家，還要兼顧怎麼搞錢。

為了實驗，他豁出去了，他決定以氣養氣，開放自己的實驗室，邀請當時的權貴們前來參觀這些在當時看來還頗神奇魔幻的液化氣體。

當然，參觀需要門票，好在權貴們出手也大方，很快杜瓦就湊齊了繼續研究的經費。

獲得了資金支持后 ，杜瓦繼續開始了「大力出奇跡」的實驗。很快，他就得到了20立方厘米的液氫，溫度達到了負205度。

于是杜瓦再將液態氫通入到膨脹管中，通過不斷加壓的方式，溫度表上的刻度不斷的下降，最終停止在了負252度。杜瓦用「大力出奇跡」的方法創造了一個新的紀錄。

這也再次證明，只要敢做敢想，其他的都不算事。

沒想到的第四座大山

就在杜瓦實驗的前后，氦氣這一稀有氣體被發現了。

隨著對其研究的深入，人們發現氦的原子連接松散，因此，氦氣也被稱為「惰性氣體」，這就使它成為最難液化的氣體。

挑戰絕對零度的三座大山，剛剛攀登下來，氦氣的出現成為了絕對零度挑戰的第四座大山。

杜瓦的實驗，已經證明了只要敢想敢做，科學研究也可以大力出奇跡。

在前輩的「精神鼓勵」下，來自荷蘭的科學家昂內斯，決定建造了一座更大的實驗室。用相同的方法，來實現氦氣的液化。

通過不斷的套娃式研究，昂內斯的團隊最終制得了液氦，在測溫的時候，昂內斯興奮的發現，液氦竟然達到了負268.95℃。

在獲得液氦不久之后，昂內斯驚奇的發現，當溫度降至 4.2K （約零下269℃） 以下時，水銀的電阻就會消失。

他意識到，在接近一個低溫極限的時候，某些物質的分子熱運動會接近于消失，并且出現電阻趨近為零的現象。

他把這種現象稱為超導，而處于超導狀態下的物質就是超導體。

這個發現對以后的高精密儀器的發展和量子計算機的跨越以及對撞機的應用起到了重大作用，昂內斯也因此獲得了1913年的諾貝爾獎。

講到這里，大家也許明白，其實科學家對絕對零度的挑戰，至今還影響著我們生活的方方面面。如果沒有這些科學家的努力，我們的生活或許會失掉許多色彩。

小到現在冰箱、空調乃至保溫技術的的制造原理，大到超導體、量子計算、大型對撞機的研究，都離不開這些科學家對絕對零度的挑戰，和其「大力奇跡」的「土法制冰」中所產生的的實驗成果。

如今科學家通過新技術——激光冷卻和蒸發冷卻的方式，在挑戰絕對零度中再次取得了新的突破，這一成果已經無限的接近理論上的絕對零度。

相信這一發現在未來，科學家對絕對零度的繼續突破，也會給我們的生活帶來更新的變化。