溫度：一只控制萬物的魔術手

周曉秋++陳華

看見“溫度”二字，也許很多人會覺得，這不就是衡量物體冷熱程度的一個物理量嗎？但當你閱讀本文，獲知溫度不僅決定了地球生命的誕生與消亡，還是影響地球物質循環運行的推手，是大自然調節和控制地球生態的手段，是人類進行創新的一個廣闊而重要的領域后，相信你會改變對溫度的淺顯看法，重新認識溫度。

我們熟悉的溫度

生活中，人們對溫度有各種各樣的感性認識。比如，人們知道冰塊寒冷、開水滾燙。冬天用厚衣服包裹身體保持體溫，避免凍僵；盛夏酷暑躲進空調大開的冷飲店，讓皮膚享受陣陣冷風，讓口舌感知冷飲的冰涼暢快。中國的廚師與主婦，還深知烹飪火候對制作美味佳肴的作用。

在生產過程中，養殖雞鴨的人都知道孵化溫度的重要性。哪怕只是低或高了1～2℃，都會嚴重影響幼雛的出殼率。鱷魚蛋在正常溫度下孵化時，孵出的雌雄數量各占一半；低1℃，全部孵化為雌性；高1℃，則全部孵化為雄性。在煉鋼過程中，必須讓熔爐溫度達到1535℃，才能將化合物狀態的固態鐵從鐵礦石中與雜質分開，變成液態的單質鐵。

近20年來，全球都在熱議溫室效應、氣候異常等與溫度有關的社會與自然問題。盡管大家都知道溫度對人的生活和自然環境非常重要，但到底為什么重要，重要到什么程度，恐怕沒有多少人進行過深入和廣泛的思考。下面，我們就一起對溫度做一個較為全面的認識吧！

溫度的本質是什么

物理學中，溫度其實只是一種現象，其本質是物體內能高低的宏觀表現；或者說，溫度是與能量相關的一種自然現象。由于影響物體溫度高低的本質原因是能量，而能量又是宇宙存在和變化的根本所在。所以，就人們所能感知的角度來看，溫度同樣也是影響地球物質運行的重要因素。從這個意義上說，溫度是大自然進行自我控制的一只神奇魔手。

溫度決定了地球生命的誕生與消亡

地球之所以能夠誕生生命，就在于它有一個適于液態水大量存在的適宜溫度。設想一下，如果地球自誕生至今仍是熾熱的星球，到處是熔融的巖漿，如同在太陽炙烤下的水星一樣，那么水早就蒸發殆盡，完全不可能誕生以碳水化合物為主體的生命；反之，如果地球一直是寒若冰窟的星球，那么即便有水，凍結的固態水堅如磐石，同樣也難以形成富有活力的生命，更不會有層次豐富、種類龐大的生物體系。

溫度是地球物質循環運行的推手

地球自然環境的變化盡管紛繁復雜，但透過表象，所有現象和變化都可歸結為巖石圈、水圈、氣圈和生物圈的“四圈運動”。如果將這四圈比喻為四顆美麗的寶石，那么，能量就好比是一根絲線，將這四顆分離的珠子串成了一串美麗且彼此關聯的項鏈。許多時候，人們是看不見和無法感知能量的，而溫度就是能量一個可以“看得見”和感知到的“身影”。

例如，巖石的演變循環過程。不論是火山爆發噴出的高溫熔巖，還是熔巖冷卻后形成的火成巖；或者是海洋底部的泥土在高溫高壓下重新演變成沉積巖，隨著地球板塊進入到溫度更高的地幔重新變成熔融的巖漿，又再次隨著火山噴發來到地表形成新的火成巖。總之，在巖石圈的演變過程中，始終都伴隨著溫度的影響與變化。

又如，水的物態變化。海水在陽光照耀下水溫升高，液態水大量蒸發成水蒸汽并上升；水蒸汽在空中遇冷，溫度下降凝結成水滴，大量水滴又以雨雪等形式降落到地面，最后重新回到大海。在氣溫降到0℃后，液態水開始結冰成為固態水。有的冰聚集在高山上，成為冰帽和冰川；有的冰則聚集在寒冷的大陸或海洋，成為最厚超過4千米的南極冰帽，或最寬闊時綿延1000多萬平方千米、厚度達4～5米的北極浮冰。每年隨著氣溫上升，固態水又開始融化成液態水，從高山上的冰帽和冰川中流淌下來，成為河流源泉的一部分，并沿著地面上的河流或地下河回到大海。在水的一系列物態變化過程中，溫度是其身后隱藏的幕后推手。

再如，風的形成。白天，地表（包括海面）在陽光的照耀下，空氣受熱膨脹密度降低，在浮力作用下上升成為上升氣流；夜晚，因不受陽光照射，以及高緯度地區所受陽光照射較少，溫度低的冷空氣密度大，所受重力較大，故而冷空氣不斷下降，成為下降氣流。上升與下降氣流相互作用形成對流，從而產生風。風的流動產生了信風與季風，并帶動海水形成洋流，攜帶大量生物資源的洋流滋潤著地球各地的海洋生物。季風攜帶飽含水汽的潮濕空氣，為陸地和海洋送去大量雨水。在此過程中，同樣也有溫度的身影。

溫度讓地球生命豐富精彩

地球上不同緯度、不同海拔高度以及不同地貌的地方，其氣溫也各不相同。正是這些氣溫的差異，千百萬年來造就了形態各異的無數物種。南極和北極寒冷的氣候，塑造了企鵝和北極熊的形態和生存習性；赤道溫暖的水域，鑄就了熱帶魚和珊瑚的美麗軀體與色彩。不同地域的氣溫，也形成了植物婀娜多姿的枝、葉、花和五彩繽紛的顏色。地球上小到看不見的微生物，大到數十噸的海洋巨無霸藍鯨，以及天上翱翔的鳥兒、叢林中狂奔的豹子等，各種各樣千奇百怪的生命，都與溫度密切相關。

溫度是大自然調控地球生態的手段

溫度以強大的力量調控著地球的自然環境。當太平洋洋流水溫異常升高或降低時，便會帶來厄爾尼諾或拉尼娜現象，使全球氣象出現異常乃至災害。有專家稱，如果全球年平均氣溫上升5℃，格陵蘭島上的冰蓋就會全部融化，全球海平面會上升7米，包括中國上海、廣州在內的許多沿海城市都會被海水淹沒，人類文明會因劇烈的氣候變遷而開始瓦解。溫度上升6℃后，兩極將不再有冰雪存在，95%的物種會滅絕，地球重回荒漠時代。反之，如果地球的年平均氣溫下降5℃，地球將重返冰河期；熱帶和亞熱帶的溫度會降至與寒帶同溫，生態將遭到嚴重破壞，許多物種同樣難逃滅絕的厄運。

溫度對大自然運行及其生態環境起著重要的調控作用，所以人類對地球的氣溫變化切不可掉以輕心。

溫度是進行創新的重要領域

如前所述，溫度對大自然和人們的生產、生活都有著巨大的影響，正因如此，溫度也是人們進行科技創新、生產創新和生活方式創新的一個廣闊而重要的領域。

例如，科學家至今仍在探究的高溫超導材料，就是與溫度相關的一個典型的科技創新研究項目；金屬材料生產與加工中，如何把握淬火溫度，對金屬材料的性質、運用范圍乃至價格等多方面都有很大影響；養殖和種植業中，溫度對生物出生、生長、繁殖等不同時期的不同影響，對生物的形體大小、性狀變化、習性改變、生長規律等方面也會產生不一樣的結果；食品的運輸、儲藏、加工等環節中，不同的溫度會獲得不同的食品品質，從而影響餐飲行業的發展和人的身體健康，等等。所以，在科學研究、生產過程和日常生活這些廣闊領域中，如能關注溫度這一問題，或許你就會獲得前所未有的創新和發明。