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为什么不能说 20℃ 是 10℃ 的两倍？

知乎日报  · 公众号  · 问答  · 2024-12-03 21:00

正文

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温度，这个我们每天都会遇到的物理量，似乎简单明了，但它背后的科学原理却远比想象的要复杂。为什么我们可以说 20 厘米是 10 厘米的两倍，20 克是 10 克的两倍，却不能说 20 摄氏度是 10 摄氏度的两倍？一起来看看答主的回答吧。


为什么不能说 20℃ 是 10℃ 的两倍？

| 答主：Victor Yeh
因为 10 摄氏度的两倍应当是 293.15 摄氏度，而不是 20 摄氏度。

什么是两倍？
如果鞋码是 10 厘米，那么两倍就是 20 厘米。
如果鞋码是 20 厘米，那么两倍就是 40 厘米。
如果鞋码是 30 厘米，那么两倍就是 60 厘米。

如果鞋码是 40 码（中国旧鞋码），那么两倍是 80 码吗？
中国旧鞋码与厘米鞋码（中国新鞋码）的换算关系是：
中国旧鞋码 = 厘米鞋码 × 2 - 10
显然不是 80 码。因为 40 码的鞋子就是 25 厘米，两倍是 50 厘米，即 90 码的鞋子。
同理，20 码鞋子的两倍也不是 40 码鞋子，而是 50 码鞋子。因为 20 码鞋子就是 15 厘米，两倍是 30 厘米，即 50 码鞋子。
0 码鞋子的两倍是 10 码鞋子，因为 0 码鞋子就是 5 厘米，两倍就是 10 厘米，即 10 码鞋子。
-2 码鞋子的两倍是 6 码鞋子，因为 -2 码鞋子就是 4 厘米，两倍就是 8 厘米，即 6 码鞋子。

为什么「厘米」作为鞋码的量词可以直接用乘法来计算倍数，而「码」（中国旧鞋码）作为鞋码的量词不可以直接用乘法来计算倍数呢？
因为 0 厘米表示没有长度，而 0 码鞋子不是没有长度。只有当零表示没有的时候，倍数才能用乘法。

如果你看懂了这个，那么接下来就好办了。
0 摄氏度是没有温度吗？不是的。什么才算是没有温度呢？如果你学过热力学，你就知道所谓「没有温度」只能是指分子停止热运动，即「绝对零度」，记作 0 开尔文。
开尔文与摄氏度的换算关系是：
摄氏度 = 开尔文 - 273.15

10 摄氏度是 283.15 开尔文，两倍就是 566.3 开尔文，即 293.15 摄氏度。
所以，10 摄氏度的两倍应当是 293.15 摄氏度。


| 答主：白云龙
直接原因是数据类型不允许，根本原因是摄氏温度的比例在物理学没有意义。

一般来说，数据分四种，分别是定类、定序、定距和定比。

定类数据：
指数字只代表类别，没有顺序，不能比大小，不能四则计算。
比如邮编，你不能说 100086号 是 100000 号+86 号，也不能说 100086 比 100085 大，有 100086 号有 100088 号也不意味着一定有 100087 号；

定序数据：
数字代表「序数」或者「等级」，有顺序，可以比大小，但不能四则计算。
比如等级，你可以说五星级宾馆比四星级宾馆等级高，但不能说三星级+二星级就是五星级，五星和四星的差和四星和三星的差也是不相等的，因而这种数据的运算是无意义的。

定距数据：
没有绝对零点（0 不代表无，通常只是一个分界值），有顺序，可以比大小，数据的差值有意义，但比例没有意义，可以加减，不能乘除（但可以算平均值）。
比如摄氏温度，你可以说 20℃ 比 10℃ 高，且高 10℃，但是不能说是两倍，或高一倍。
又比如时刻，你可以说两点比一点晚，且晚一小时，但不能说两点是一点的二倍。

定比数据：
有绝对零点（0 代表无），有顺序，可以比大小，数据差值和比例都有意义，可以四则运算。
比如开氏温度，你可以说 20K 比 10K 高，且高 10K，而且 20K 是 10K 的二倍。
又比如时间，你可以说两小时比一小时长，且长一小时，而且两小时是一小时的二倍。

所以，从这个问题看，直接原因是摄氏温度是定距数据，所以不能计算倍数。
而摄氏温度是定距数据的根本原因，是温度这个属性的物理意义。
学过物理的都知道，只有在开氏温标下，温度的乘除运算是有意义的，比如「理想气体状态方程」。

所以，物理规律决定了摄氏温度是一个定距数据而不是定比数据，也决定了摄氏温度不能算倍数。


题图来源：《火星救援》

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