我们的身体一直在运动，即使我们没有意识到。我们在摇摇晃晃的星球上穿梭于太阳系，站在移动的地质构造板块上，日夜升降、翻滚、打转，这是自主和体感功能交响曲的体现。这听起来可能令人头晕目眩，但生命一直在运动，一直到构成它的最基本构件——分子。
分子可以被看作是共享电子的原子。它们形成可以被想象成弹簧的化学键，并以与它们所暴露的热能相对应的速率振动。尽管分子既不是活的也不是死的，但它们永不停歇地运动，即使科学家们拼尽全力试图剥夺它们的能量。要解释为什么分子永不停歇地运动，并且在我们被量子力学的基本诡异之处弄糊涂之前，我们首先需要澄清一个更直接的问题：什么是温度？
在日常生活中，呼啸的天气可能会让你感到彻骨寒冷，一杯茶可以温暖你的嘴唇。当我们谈论温度时，我们常常是参照我们自己的舒适度、身体的体温调节或气候变化。但在亚微观层面，温度衡量的是物体或物质中分子或粒子的平均动能。它们越热，运动得越快；因此，要“停止”它们，我们只需要剥夺它们所有的热能，达到绝对零度，也就是0开尔文——对吗？
“只有这样，‘你永远无法真正完全将一个分子与其环境隔离，’”加州大学洛杉矶分校的化学副教授Justin Caram在接受《大众科学》电话采访时说。“无论是它与其他空气中的分子——或原子或其他什么——碰撞，还是它吸收光并重新发射光，它总是在与环境相互作用。”Caram补充说，“你可以暂时冷却物质，使它们的运动非常、非常、非常微小——这就是我们定义非常低的温度的方式，对吗？但根据量子力学的原理，你永远无法完全消除系统中的所有运动。”
但是……为什么？
让我们从一个经典且熟悉的因素开始：观察者效应。在这种情况下，仅仅尝试测量某物的温度就可能影响其温度，因为“分子可以与其他事物互动，包括测量仪器，”南加州大学的工程、物理和天文学教授A. F. J. Levi在给《大众科学》的电子邮件中解释道。但在量子力学中，事情变得更加诡异，那里出现了不确定性原理，根据Levi的说法——顺便说一句，他称我们关于分子运动的广泛问题“看似简单”。
当谈论分子如何运动时，这种运动“可以分为质心运动和原子之间的相对运动，”Levi解释说。“由于分子由结合在一起的原子组成，因此假定至少存在一个最低能量的束缚态（存在最低能量‘基态’的观念是一个非常重要的、经过实验验证的假设）。”
Levi接着说：“量子力学的数学可以被认为是不可交换算符的线性代数，这直接导致了不确定性原理，该原理不允许分子的最低能量束缚态同时具有零动量和确定的、精确测量的位置。在物理上，不可能在不赋予它动量的情况下精确测量分子的位置。”
Levi的回答起初让我的大脑一片模糊，于是我第二次电话联系Caram，进一步讨论这个问题。那时，他提供了一个类似化学101的关于海森堡不确定性原理的解释。
“不确定性原理只是说位置和动量不——好吧，有一个数学术语。它们说它们不通勤。但它的真正含义是，你无法同时测量它们。”根据Caram的说法，更准确的说法与测量关系不大。他解释说，根本上，“一个物体不能同时拥有这两种性质。”
这是因为量子理论告诉我们，万物皆波，包括粒子，当你仔细观察时。
当我开始在电话里对波粒二象性产生存在主义思考时，Caram安慰我说：“这只是量子力学中一个根本的、令人不安的诡异之处，”Caram说。“[我们]必须将物质描述为波。比如，这是一个奇怪的事情；它对你或我来说没有多少意义，仅仅思考它，但数学和观测结果都是吻合的。”
我问Caram是否会想到我们体内，在分子和宏观层面持续不断的运动，他告诉我他尽量不去想。“想到我们的身体在做所有这些事情，有点令人不安。是的，我不知道。我不知道如何回答，除了说：我喜欢不去想太多，因为有时我确实会担心，‘万一它就停了呢？’”
好了！够了！除了哲学层面，分子运动还与有时令人兴奋的量子计算领域相关。
Caram说，在UCLA，“我们研究的一个领域与开发运动尽可能少的分子有关。”他接着说：“显然，就像我说的，有局限性——根本性的局限性——但你越是减慢这些分子的速度并控制它们的态，你就越能进行量子算法，并使量子计算机工作得更好。”
虽然人类无法完全阻止分子运动，但我们在减缓它们方面做得越来越好。事实上，Caram表示，“我们在地球上已经达到了比深空任何地方都低的温度”，因为“深空总是弥漫着所谓的微波背景辐射，所以它是有温度的。”（该温度约为2.7开尔文。）
与此相比，迄今为止实验室记录的最低温度是绝对零度以上380亿分之一开尔文——大约是-273.15摄氏度。2021年，德国科学家在不来梅大学的零重力塔上，将铷原子困在真空中，模拟零重力，从而在几秒钟内实现了这一壮举。
随着人类努力突破寒冷的极限，宇宙本身也在冷却。Caram引用大爆炸理论和物质与其环境进行热量交换的过程，即热化，他说宇宙“诞生时就拥有了各种形式的总能量”，包括“动能、化学能、核能，等等”。Caram详细地告诉我，他“非常哲学”的观点是，“在无限的时间尺度上，你知道，随着宇宙的膨胀——我们将逐渐走向一个万物运动越来越慢的时期。这就是宇宙的热寂，”Caram解释说，他还警告我不要担心，因为今天还有更紧迫的事情需要思考。尽管如此，自大爆炸的“初始推动”以来，一切都在不断扩散的概念表明，我们在地球上的生命是极其活跃且独特的。（除非宇宙，呃……以某种方式开始收缩。）
Caram说：“我们实际上是在进行一种极端涨落，事物碰巧运动得更多一些，从而产生了复杂性”，然后一切都会分崩离析。“但是它永远不会完全停止运动，因为，就像我说的，你永远无法真正停止运动。”
这个故事是Popular Science“有问必答系列”的一部分，我们在这里回答你最离奇、最烧脑的问题，从日常的到不寻常的。有什么你一直想知道的吗？ 问我们。
