冷冻的速度
1912年，美国发明家和实业家克拉伦斯 · 伯宰来到拉布拉多半岛，对当地爱斯基摩人的生活进行观察。他发现了一个令人惊奇的现象，爱斯基摩人将捕猎到的海豹肉放在冰雪中冷冻起来，等到再次食用时海豹肉依然鲜美可口。而当时美国虽然理论上拥有远比爱斯基摩人发达的技术，也能够做到冷冻肉类，但是冷冻的肉类化冻之后却变得无法食用。
有一次，在看到爱斯基摩人钓到的鱼几乎是在离开水面的一瞬间就被冻得铁硬时，伯宰突然明白了个中原委：关键在于冷冻的速度。当时美国冷冻食品采用慢速冷冻，会使食品内部产生较大的冰晶，从而破坏细胞组织，自然导致食物解冻后变质。爱斯基摩人则借助自然环境对食品进行速冻，食品内部所含的水分形成的冰晶较小，食品能够继续保持新鲜。借助这一发现，伯宰回到美国之后发明了速冻技术，并因此而致富。
事实上，在现实生活中，我们对“冷”的了解并不多，对于如何利用“冷”也知之甚少。例如，当我们早上起床准备吃早餐，时间不是特别充裕，我们面前的一杯刚煮完的热咖啡和一杯凉牛奶，为了让咖啡尽快凉下来应该怎么办？是等上5分钟再将牛奶倒入咖啡中呢？还是将牛奶倒入咖啡中再等5分钟？
或许你会说，这难道有什么区别吗？两种做法看起来并没有什么不同，但事实上，第一种方法就是能让咖啡更快地凉下来。说到这点，我们要提到牛顿发现的一项定律：物体的温度与周围环境的温差越大，冷却的速度就越快。因此，先加入牛奶会降低咖啡与周围空气的温差，这反而会减慢咖啡冷却的速度。
耐寒高手
我们对“冷”的了解甚少，或许是因为我们不喜欢寒冷。我们更喜欢在冬天呆在有暖气的房间里看着窗外纷飞的雪花。不过如果你有一辆汽车，那你还是要稍稍忙碌一下。为了不让水箱冻裂，你必须为汽车加一些防冻剂。最常用的防冻剂是甘油和甘醇，这两种物质能够大大降低水的冰点。有意思的是，在自然界中，我们也能够遇到这种现象。一些生活在严寒地带的昆虫会自己制造甘油来抵御冬天里零下42摄氏度的低温。
刺蛾的幼虫能够在冬天被冰冻几个月而安然无恙，到来年春天化冻之后再化蛹成长。红蠹的幼虫是另一个例子，在每年的12月到次年2月，它们能在冰点以下的温度过冬。它们过冬的诀窍就是用甘油来保护自己的细胞液不结冰。不过如果在夏天将这些幼虫冷冻起来，它们会立即死亡。也就是说，这些幼虫是逐渐适应低温的。所以，一旦春天出现寒潮，昆虫的肌体没有足够的时间来适应，就会导致它们大批死亡。
正是由于昆虫这种特殊的机能，使得在地球最寒冷的地方都能见到它们的影子。在距离北极点几百公里的地方，生活着一种蝴蝶。
这种学名叫Cynephora groenlandica的蝴蝶就在北极的寒冷中产下自己的卵。由于极地的低温，这种蝴蝶的幼虫要经过14年的时间才能长成成虫。相对于一般蝴蝶的寿命来说，这14年就相当于人类度过1000年。
生活在北冰洋中的鱼类同样也有完善的防冻机制。它们能在体内产生一种防冻蛋白质，来防止细胞液中出现冰核。还有一些青蛙和龟类的机能正好相反，它们体内能够产生一种促进液体结冰的蛋白质，从而在温度下降的时候以类似于速冻的原理在体内产生细小的冰晶，由于这种冰晶体积特别细小，也不会对细胞造成伤害。
南极的情况有所不同，这里的平均气温比北极低20到30度，但出人意料的是，这里仍有动植物生存。在这片冰雪大陆大约有1000多种植物，其中最常见的是地衣。这种植物非常耐寒，在实验室中，它们甚至能挺过接近绝对零度的低温。另外，科学家们于1974年在南极冰盖下125米深的地方发现了一个200公里宽的淡水湖泊。这个湖泊被命名为东方湖，科学家们认为在这个湖泊中生活着众多的奇妙生物，并曾经试图用钻井来研究它。但是在1998年，当钻井到达100米深度时研究人员停止了工作，他们担心自己的工作会把一个存在了数百万年的生态系统彻底破坏。
温度与生命
就在位于东方湖畔的基地中，科学家们测到了地球上自然界中的最低温度——零下89.2摄氏度。不过与太阳系中的其他星球比起来，这个温度真是小巫见大巫。木星的卫星之一欧罗巴（木卫二），表面温度达到零下170摄氏度。这个星球的表面覆盖着厚厚的冰层，但是在冰层以下10到100公里处，存在着一个巨大的液态咸水海洋。
科学家认为，在木卫二上很可能存在一个原始的生命系统。在太阳系形成的初期，木星也像太阳一样，向外辐射热量。木卫二距离木星的位置，能使它正好有一个合适的温度。当时木卫二的大气层中富含二氧化物、氮气、水蒸气、氨气、甲烷以及氢气，还存在火山爆发等现象，与地球的早期环境非常类似。随着木星逐渐收缩变冷，木卫二的温度也逐渐下降，最后变成了一个冰封的星球。但是在地球南极生活着的生命表明，那样的严寒并不会完全阻断一个星球上的生机。
我们的地球也曾经历过这样一个阶段。在距今24.5亿年前以及8亿到6亿年前，地球经历过漫长的冰河期。当时的地球就是一个冰球。同时，在古生物学上我们也可以看到，在25亿年前，地球出现了真核细胞生物，而在5.5亿年前，地球出现了生物大爆炸，产生了丰富多彩的动物和植物种类。这两者之间，显然是有所联系的。
火星也是一个非常寒冷的地方，表面平均温度为零下63摄氏度。火星上的气温变化非常快，在日出或日落的瞬间，气温一分钟内就会上升或下降20摄氏度。如果我们站在火星上，那我们的头和脚之间就会有15摄氏度的温差。
当然，我们的宇宙是更为寒冷的地方。整个宇宙的平均温度为零下270摄氏度。不过这还不是宇宙中最寒冷的地方——最寒冷的地方是在地球上，在科学家的实验室中。目前，科学家已经能够获得比绝对零度高出20亿分之一度的温度。
绝对零度就是零下273.16摄氏度。以绝对零度作为零度标准的温度叫做开氏度。开氏度是没有零下的。温度是原子活动活跃程度的一个表现。原子活动越激烈，温度就越高，在绝对零度，原子已经停止了活动。因此不可能有比绝对零度更低的温度。
在进行低温研究时，科学家最常用的介质是液氦。氦的沸点是零下269摄氏度，而且在常压下不会结冻。因此，科学家通常用液氦来冷冻其他的物体。正如在常温下我们用水作为发动机的冷却液一样。
超导与超流动性
液化氦气是荷兰科学家昂尼斯在1908年完成的，这是一个重要的成就。昂尼斯同时发现，在低温下，各种物体将会呈现出许多令人惊异的特性。例如科学家们之前已经知道，水银的电阻会随着温度的降低而减小。但是在零下269摄氏度时，它的电阻会突然完全消失。就这样，昂尼斯发现了超导电性。
常温下经常用来制作电线的金属并不是最佳的超导体，它们通常要在零下250摄氏度以下时才表现出超导性。目前被称为高温超导材料的是陶瓷材料，在零下150摄氏度时就能成为超导体。是否有常温下的超导体？到目前为止还没有，不过科学家们正在积极地寻找。
超导体还有另一个特性：当超导体在磁场中被冷却到超导温度时，超导体内部的全部磁场会被排斥。除了超导体表面之外，材料内部没有任何磁场。这就是所谓的迈斯纳效应，是由德国科学家迈斯纳和奥克森费尔德在1933年发现的。
低温给科学家带来的惊喜还不止这些。1938年，前苏联物理学家卡皮察以及加拿大科学家约翰 · 阿伦和奥斯汀 · 米塞纳发现，在零下271摄氏度时，液氦有着极好的导热性，是铜的200倍。而且，液氦还具有超流动性。
任何液体都有黏度。例如蜂蜜和香波这样的液体就非常黏，流动很困难。另一些液体（例如水）的黏度就小得多。而在零下271摄氏度时，液氦的黏性几乎是完全消失了，成为一种超流体。如果将液氦放在一个杯子里，那么我们能够看到液氦沿着杯子壁向上爬升，然后再从杯子口流出来。液氦的这一特性在检验管道的密封性能时特别有用，即使漏洞的直径只有两万分之一毫米，液氦也能从里面静静地流出来。
具有超流动性的液氦会从杯子里流出来