绝对零度——即零开尔文，或华氏零下459.67度——根据教科书的定义，被认为是任何物质可能达到的绝对最低温度，一个原子会失去所有动能并完全停止运动的温度阈值（或熵达到最低值的温度）。没有比完全静止更静止的了，因此绝对零度是物质可能达到的最低能量状态。对吧？但研究人员发现事实并非如此。通过操纵系统中高能原子和低能原子的分布，德国慕尼黑大学的一个物理学家团队创造了一个他们定义的负温度系统——一个温度低于绝对零度的系统。
研究人员用山丘和山谷来描述他们的系统（想象一下）。在绝对零度时，一组原子没有能量且静止不动，因此所有原子都位于山谷底部。当温度升高到绝对零度以上时，情况发生了变化，但并非一次性——有些粒子获得大量能量，有些只获得一点点，现在原子具有不同的能量，分布在山坡上，从山谷延伸到山顶。物理学认为，这个系统最无序的状态发生在斜坡上的每个点上都有相等数量的粒子，这就是正温度刻度的顶部——如果能量再增加，粒子就不再均匀分布，系统的熵会降低（关于这一切的更详细描述，请点击New Scientist的文章）。
关键是，当你处于正温度刻度时，山顶有一些高能粒子，山谷中有更多的粒子。因此，为了达到理论上的负温度刻度，慕尼黑大学的研究人员强迫模型翻转，使山顶上的高能粒子多于山谷中的粒子。据New Scientist报道：
由此产生的温度计令人费解，其刻度从零开始，上升到正无穷大，然后跳到负无穷大，接着沿着负数递增，直到达到负绝对零度，这对应于所有粒子都位于能量山顶的状态。
可以说，这在地球上并不常见。研究人员通过将原子置于真空中的绝对零度以上，大多数粒子处于低能态，然后使用激光将大部分粒子推向上方的能量山丘，进入更高能态，从而进入了负温度领域。这种反向能量分布在理论上是一个负温度系统。
这之所以引起人们的兴趣，不仅是因为我们似乎已经突破了温度的下限，而且因为负温度系统可以帮助物理学家进行在正温度领域无法实现的量子相互作用实验。而且，变负总是很有趣的，尤其是如果你认同某些宇宙学理论，这些理论认为每种粒子都有一个反粒子（一个正的和负的）。例如，我们能看到一个宇宙，还有一个黑暗的宇宙，其暗能量被认为对宇宙施加负压。也许那种神秘的物质也表现出负温度。
