绝对零度如果达到会怎么样？人类现在能做到的最低温度是多少呢？
貌似之前的很多答案都在争论绝对零度是否可以达到这个问题，那我也从这儿开始吧。 首先，温度的定义是延续了经典物理的概念（更确切的说是经典的热力学与统计物理）。温度定义为系统中粒子（包括分子，原子，电子等等）热运动的大小，更确切的说是系统中粒子动能的大小。直接的表现形式就是能量均分定理：系统中每个自由度都对应1/2kB*T （kB时波耳兹曼常数，T是绝对温标下的温度，单位是开尔文K）的能量。比如说单个粒子的热运动，因为有xyz三个方向上的运动可能性，就有3/2kB＊T的能量（如果是很多个粒子组成的系统，还要考虑粒子之间的势能等等）。这样看来，绝对零度就是指系统中所有粒子的动能均为零时所对应的温度了。那我们可以达到绝对零度吗？答案是否定的。因为在极低温情况下，粒子的量子力学行为就会起作用。不确定原理告诉我们粒子的位置和动量（对应于动能）不能同时确定。这个时候我们可以简单修正一下绝对零度定义为粒子动能低到量子力学的最低点时对应的温度。即使是这个温度，我们也是无法达到的。因为任何空间或系统，总是存在各种各样的能量（势能或是其他形式的能量）和热量，他们相互转化而且永不消逝。除非某个系统或空间从一开始就没有任何形式的能量和热量。这样的系统显然是不存在的。所以说绝对零度永远不可以达到。严格的理论证明可以参考热力学和统计物理的教材，这里就不展开说了。 虽然绝对零度不能达到，科学家还是可以通过技术手段去接近这个温度点。主要技术手段有激光制冷和传统的蒸发制冷。先说第一种激光制冷：既然温度是粒子运动快慢的反应，那么当粒子运动速度接近为零的时候，温度就对应着最低。基于这种朴素的想法，激光冷原子技术应运而生。用多束激光去反方向轰击单个粒子使其减速为零（当然，只能接近零），这样整个系统的温度就接近绝对零度了（这儿应该是一种等价效果，并不是真的降低到那个温度，欢迎相关人员纠正）。通过激光冷原子技术（诺贝尔奖），人们已经观察到了理论中预言的玻色－爱英斯坦凝聚（BEC）现象。这是一种玻色子在宏观尺度上的凝聚现象，当前的一大应用就是高能激光器。题主可以想象一下大量的粒子在同时从激发态跃迁到基态所释放出来的能量。当然，激光冷原子技术已经被用来做其他方面的研究了，比如模拟真实材料的低温性质，特别是做一些理论模型的验证工作。国内这一块有中科大和山西大学的量子光学所等其他组。 第二种就是基于传统的蒸发制冷技术的改进。当物质发生相变的时候，总是伴随着能量的释放或吸收。比如说当水结冰就会释放能量，反过来冰融化成水就会吸收热量，这也是雪天雪融化的时候天气比较冷的一个原因。同理，当液体变为气体的时候就会吸收热量。我们可以利用这个原理来制造低温环境。比如冰箱。这种技术强烈的依赖于制冷工质。生活中的冰箱可以得到零10-20摄氏度的低温，在低的温度制冷工质就会发生结冰（转变为固体）现象，制冷循环通道就会被堵住而停止工作。这也是在北方，冰箱需要在温暖的室内才能工作，而在室外就停止工作的原因。而在实验室中，常用的制冷工质有液氮和液氦。液氮很便宜，通过压缩空气就可以获得。氮气的液化温度为77K（大约零下190摄氏度）。所以液氮已经可以提供一个大约77K到300K（室温）的低温环境了。再利用液氮挥发过程，估计可以到30-50K的低温了。相比液氮而言，液氦是比较昂贵的。（答主所在的组，一罐液氦大概数千欧元的样子，具体价格不详，这一罐液氦仅仅维持仪器处于低温状态3-4天）液氦只能通过全球有限的几个矿场来获取，所以实验室中都有循环回收系统，要不然玩低温的组都会很快破产的。因为氦气的液化温度为4.2K，再加上挥发技术，可以提供2-300K的低温环境。在这个温区已经有很多有意思的事情发生了。比如超导现象等。还有一种氦的同位素He3（一般使用的大自然中的氦元素以He4为主），它的液化温度更低，大约1K左右，这样使用He3作为工质，我们可以达到0.3-0.4K的低温。在这么低的温度，凝聚态物理中的很多现象的研究就可以开展了。 如果想到更低的温度，蒸发制冷工质这种技术手段就很难实现了。这个时候需要新的技术。当前比较成熟而且大规模应用的是一种被称为He3-He4稀释（dilution）制冷机。这是利用了He3在He4液体中的扩散运动吸收热量的机理来制冷的。这种技术需要He3-He4混合液体处于相分离温区，大概在10-850mK的温区内。所以He3-He4 dilution 只能工作在1K一下。它所能达到的最低温度大约在10mK左右。当然，在实际工作中，由于外界的热辐射无法完全屏蔽，液氦的重新注入过程总是带入一定的热量，所以实验室中能达到40mK已经是极限了。现在凝聚态物理中研究的比较热的一个方向量子自旋液体就主要是用这种技术实现低温的。此外还有量子计算机，因为量子效应只有在极低温才起到主导作用，（在高温段，热扰动淹没了量子效应）所以现在的量子计算机也都是使用He3-He4 dilution来实现低温的。基本上，凝聚态物理研究的绝大部分现象都会在这个温区完成，继续降温不会有太大的变化。然而，人类总是想着不断挑战着极限。更低的温度需要一种被称为磁制冷的技术。经过前期数级制冷方法的降温，在dilution工作的最低温，给研究对象加一个磁场，在瞬间撤去磁场的过程中，因为退磁过程也常常伴随着吸热，这样就可以到1mK以下的温度，我知道的有些组可以达到～10nK的极低温，科学家在这个温区已经能够研究原子核冻结的效应了。具体我也不清楚，只是听同事们说起过。磁制冷技术的民用也是当前凝聚态物理的一个研究热点。说不定过个十来年，我们就可以用磁制冷的电冰箱了，这样再也不用担心氟利昂污染大气破坏臭氧层了。 小结一下，通过不同的技术手段，科学家能实现从室温（300K）到最低温～10nK的量级的温区。 回到题主问题的前半部分。首先绝对零度不可达到，实验室最低温在nK量级。大胆的预测，量子效应应该会统治整个体系吧。在人们征服低温的过程中发现了很多有意思的事情。最直观的就是各种气体的液化和固化。此外还有低温超导现象，He3的超流现象（就是液氦反重力的沿着杯壁向上流动）。磁有序现象。因为很多原子或离子都带有磁性，在构成晶体的时候，由于高温的热扰动，使得这些磁矩像气体一样随机排列。当温度降低到某个特定值的时候，这些磁矩就会像原子组成晶体一样有序的排列起来。大部分磁性材料的磁有序都是在低于室温的时候出现的。所以，找到磁性材料的磁有序温度也是一个研究点。但即使是在mK的温区内，也不是所有的磁性材料都会出现磁有序。当前的一个研究热点就是量子自旋液体。在极低温，由于量子效应明显，高温段起主导作用的热扰动被量子扰动所代替。这种量子扰动就会阻碍磁性材料有序。当然具体的机理还是比较复杂的，这儿就不展开说了。这些量子自旋液体表现出很多我们在传统理论中无法解释的想象。而且它又有很强的长程的量子纠缠特性。近些年发现了很多准粒子（集体激发）具有在粒子物理（高能物理）中预言的基本粒子的性质。人们就用那些粒子的命名这些准粒子。比如磁单极子，Wely 费米子等。似乎可以用凝聚态物理的研究体系来模拟我们这个宇宙。或者，我们这个宇宙就是一些基本粒子的激发吧。 就先到这儿吧。因为本人凝聚态物理磁学相关，主要回答了自己所知道的部分。希望能解答题主的困惑，才疏学浅，欢迎各位批评指正。