在炎炎的夏日，对于人体来说，其最大的感受就是“热”。此外，儿时的不小心，将开水洒在脚上，烫起了水泡，这也是一种热的不良结果，其破坏了人体的组织结构。此外，如果是在冰天雪地的南极，一杯热水也是非常弥足珍贵的。那么，究竟什么是热呢？热的本质是能量，还是物质呢？
根据热力学的定律，热是关于粒子无规运动的描述，热的本质是粒子的运动，属于能量的范畴，其与粒子的质量和速度相关。因此，热具有以下两个基本的特性。
第一个特性是其所描述的物体具有相对的独立性，即其所描述的物体具有粒子性。从理论上讲，热所描述的粒子，可以是各种不同层次的任意粒子。这些粒子既可以是气体分子、水分子或其他物质分子，也可以是我们宇宙中不可再分的最小粒子即量子。而且，正是由于量子的运动，才形成了宇宙的微波背景辐射温度。
第二个特性是无规运动，即热所描述的粒子都是处于基态的粒子。如果是有向运动的粒子，就成为了能量的辐射。
在玻耳兹曼的热能公式中，其左侧是粒子的动能，而右侧则是玻耳兹曼常数k乘以绝度温度T，是粒子的热能。在通常的情况下，描述单个粒子的有向运动，用该粒子的动能来表示；反之，如若描述群体粒子的无规运动，则用该粒子的热能来度量。因此，粒子的动能与热能，是既有共同点，又是有区别的。它们的相同之处，在于都是关于粒子运动能力的度量；它们的区别，则是在于粒子运动形式的不同。前者是有向运动，而后者则是无规运动。
此外，说到热，我们一定会联想到温度。温度既是对热的度量，也是与粒子的平均运动速度相关。根据能量的定义，能量是关于粒子运动能力的度量，而热能则仅只是关于粒子无规运动能力的度量。于是，热能是一种特殊形式的能量，是由粒子的质量和速度共同决定的。根据玻尔兹曼公式，我们可以由温度计算出热能的大小。
所以，热能是一个宏观概念，热能的本质是粒子的动能。单个粒子的有向运动被称为动能，多个粒子的无规运动则被称为热能。因此，无论何种粒子，只要其是相对独立的粒子，都会具有热的性质。不过，在相同的温度下，单位体积内不同粒子的热运动所含有的热能是不同的。比如，同样是在摄氏二十度的情况下，单位体积的水含有的热能，会大于同样体积中空气所含有的热能。这是因为，作为液体的水，其密度远大于空气中气体分子密度的缘故。
在20世纪之前，人们一直认为物质是“有”的代表，其具有实体的特性。其中，最为典型的物质模型，是由英国科学家汤姆森提出来的。他认为，可以把原子类比为在面包的表面上加葡萄干。在这一模型中，面包就是质子的质量，其充满着整个原子空间，而电子就是葡萄干，其散落在质子的表层。
为了证实汤姆森的这一原子模型，他的学生——新西兰人卢瑟福在英国进行了一个划时代的实验。卢瑟福用阿尔法粒子对金箔进行轰击，他期望绝大多数的阿尔法粒子都能够被反射回来。然而，令其意外的是，只有极小比例的阿尔法粒子被反射了回来。这说明物质并不是实心的物体，物质仅只是由更为基本的粒子高速运动所形成的封闭体系。如果我们把原子的体积放大到地球的尺度，那么原子核所占有的空间至多不会超过高尔夫球的体积，原子内部的绝大部分空间都是空的。因此，万物都是有结构的。
在自然界中，由物体的运动产生屏蔽效应的事例，是非常普遍的。比如，子弹与电扇系统。当扇叶的转速远大于子弹的速度时，电扇就具有了屏蔽效应，即形成了一个封闭体系，从而使绝大多数的子弹都被反射了回来。
自然界是一个有机的系统，其本质是由离散的粒子和聚集的粒子所形成的封闭体系共同构成的。而粒子的离散与聚集并由此形成了不同层次的物体，以及在这两种不同状态之间的相互转化，就构成了我们宇宙的演化过程，形成了现实的物理世界。
于是，粒子的运动是自然界最为基本的存在状态；于是，温度的存在是绝对的，不存在绝对温度为零的情况。反之，温度的提高，意味着粒子运动速度的增大。而且，温度的高低会影响到物体存在的状态，决定了物体的物质结构。如果我们提高物体的温度，使物体内部粒子的速度增大到一定的程度时，就会使其形成的封闭体系即其构成的物质解体，使粒子由原来的封闭状态转变为自由的运动状态。这实际上是一个熵增的过程。
反之，如果我们降低温度，则意味着粒子的运动速度减慢。此时的物体，无法借助于内部粒子的运动，对其外部空间产生屏蔽效应。于是，温度过低，同样也无法维持物质的结构，使物质会因此而解体。这就是为什么，在超低温时，原有的宏观物质会粉末化的原因。
由于普朗克常数h的普遍存在，而且其物理量纲是粒子的角动量，具有相对于粒子能量的不变性，说明在我们的宇宙中，存在着不可再分的最小粒子——量子。所以，宇宙的本质是量子，是由无数个量子构成的。
因此，在宇宙的内部，具有不连续性和或然性。这也是为什么，所有的微观粒子都具有波动性的原因。任何物体，都无法摆脱作为宇宙物理背景的量子空间的影响与束缚。所以，如果形象地描述我们的宇宙，那么宇宙最为基本的特征就是“热”，其是一个热的量子世界。
在1965年，美国有两位天文学家，名叫彭齐亚斯和威尔逊。他们在调试天线的过程中意外地发现，存在着无法回避的无线电噪声。后来，经过其他科学家的研究，认为该噪声就是我们宇宙的微波背景辐射温度，即是由不可再分的最小粒子（量子）的无规运动所形成的热能。该温度约为绝对温度2.7k。
于是，由于能量是关于粒子运动能力的度量，最小粒子的存在意味着能量是不连续的，是由最小粒子即量子的运动决定的。
于是，由最小粒子构成了宇宙的物理背景，即构成了量子空间。这一空间是不连续的。当物体的半径小于空间的不连续尺度即小于空间量子之间的距离时，就会受到空间量子的不对称碰撞，使该物体具有无规运动，将量子空间的热能部分地传导给了微观粒子。
于是，受到激发的量子，由原来的无规运动转变为有向运动，使基态量子成为光子。
于是，因为相对于空间所产生的屏蔽效应，使高能量子形成了封闭体系。这些封闭体系，就是各种基本粒子。由这些粒子还可以进一步地形成更高层次的封闭体系，它们分别是原子、分子以及我们常见的各种宏观物质。
总之，热的本质是粒子的无规运动，属于能量的范畴。只有当粒子的运动极为剧烈，产生了相对于量子空间的屏蔽效应，并由此形成了封闭体系时，热才会由能量转化物质。质量是对被封闭的粒子关于其空间效应的度量。
