在炎炎的夏日，對於人體來說，其最大的感受就是“熱”。此外，兒時的不小心，將開水灑在腳上，燙起了水泡，這也是一種熱的不良結果，其破壞了人體的組織結構。此外，如果是在冰天雪地的南極，一杯熱水也是非常彌足珍貴的。那麼，究竟什麼是熱呢？熱的本質是能量，還是物質呢？
根據熱力學的定律，熱是關於粒子無規運動的描述，熱的本質是粒子的運動，屬於能量的範疇，其與粒子的質量和速度相關。因此，熱具有以下兩個基本的特性。
第一個特性是其所描述的物體具有相對的獨立性，即其所描述的物體具有粒子性。從理論上講，熱所描述的粒子，可以是各種不同層次的任意粒子。這些粒子既可以是氣體分子、水分子或其他物質分子，也可以是我們宇宙中不可再分的最小粒子即量子。而且，正是由於量子的運動，才形成了宇宙的微波背景輻射溫度。
第二個特性是無規運動，即熱所描述的粒子都是處於基態的粒子。如果是有向運動的粒子，就成為了能量的輻射。
在玻耳茲曼的熱能公式中，其左側是粒子的動能，而右側則是玻耳茲曼常數k乘以絕度溫度T，是粒子的熱能。在通常的情況下，描述單個粒子的有向運動，用該粒子的動能來表示；反之，如若描述群體粒子的無規運動，則用該粒子的熱能來度量。因此，粒子的動能與熱能，是既有共同點，又是有區別的。它們的相同之處，在於都是關於粒子運動能力的度量；它們的區別，則是在於粒子運動形式的不同。前者是有向運動，而後者則是無規運動。
此外，說到熱，我們一定會聯想到溫度。溫度既是對熱的度量，也是與粒子的平均運動速度相關。根據能量的定義，能量是關於粒子運動能力的度量，而熱能則僅只是關於粒子無規運動能力的度量。於是，熱能是一種特殊形式的能量，是由粒子的質量和速度共同決定的。根據玻爾茲曼公式，我們可以由溫度計算出熱能的大小。
所以，熱能是一個宏觀概念，熱能的本質是粒子的動能。單個粒子的有向運動被稱為動能，多個粒子的無規運動則被稱為熱能。因此，無論何種粒子，只要其是相對獨立的粒子，都會具有熱的性質。不過，在相同的溫度下，單位體積內不同粒子的熱運動所含有的熱能是不同的。比如，同樣是在攝氏二十度的情況下，單位體積的水含有的熱能，會大於同樣體積中空氣所含有的熱能。這是因為，作為液體的水，其密度遠大於空氣中氣體分子密度的緣故。
在20世紀之前，人們一直認為物質是“有”的代表，其具有實體的特性。其中，最為典型的物質模型，是由英國科學家湯姆森提出來的。他認為，可以把原子類比為在麵包的表面上加葡萄乾。在這一模型中，麵包就是質子的質量，其充滿著整個原子空間，而電子就是葡萄乾，其散落在質子的表層。
為了證實湯姆森的這一原子模型，他的學生——新西蘭人盧瑟福在英國進行了一個劃時代的實驗。盧瑟福用阿爾法粒子對金箔進行轟擊，他期望絕大多數的阿爾法粒子都能夠被反射回來。然而，令其意外的是，只有極小比例的阿爾法粒子被反射了回來。這說明物質並不是實心的物體，物質僅只是由更為基本的粒子高速運動所形成的封閉體系。如果我們把原子的體積放大到地球的尺度，那麼原子核所佔有的空間至多不會超過高爾夫球的體積，原子內部的絕大部分空間都是空的。因此，萬物都是有結構的。
在自然界中，由物體的運動產生屏蔽效應的事例，是非常普遍的。比如，子彈與電扇系統。當扇葉的轉速遠大於子彈的速度時，電扇就具有了屏蔽效應，即形成了一個封閉體系，從而使絕大多數的子彈都被反射了回來。
自然界是一個有機的系統，其本質是由離散的粒子和聚集的粒子所形成的封閉體系共同構成的。而粒子的離散與聚集並由此形成了不同層次的物體，以及在這兩種不同狀態之間的相互轉化，就構成了我們宇宙的演化過程，形成了現實的物理世界。
於是，粒子的運動是自然界最為基本的存在狀態；於是，溫度的存在是絕對的，不存在絕對溫度為零的情況。反之，溫度的提高，意味著粒子運動速度的增大。而且，溫度的高低會影響到物體存在的狀態，決定了物體的物質結構。如果我們提高物體的溫度，使物體內部粒子的速度增大到一定的程度時，就會使其形成的封閉體系即其構成的物質解體，使粒子由原來的封閉狀態轉變為自由的運動狀態。這實際上是一個熵增的過程。
反之，如果我們降低溫度，則意味著粒子的運動速度減慢。此時的物體，無法藉助於內部粒子的運動，對其外部空間產生屏蔽效應。於是，溫度過低，同樣也無法維持物質的結構，使物質會因此而解體。這就是為什麼，在超低溫時，原有的宏觀物質會粉末化的原因。
由於普朗克常數h的普遍存在，而且其物理量綱是粒子的角動量，具有相對於粒子能量的不變性，說明在我們的宇宙中，存在著不可再分的最小粒子——量子。所以，宇宙的本質是量子，是由無數個量子構成的。
因此，在宇宙的內部，具有不連續性和或然性。這也是為什麼，所有的微觀粒子都具有波動性的原因。任何物體，都無法擺脫作為宇宙物理背景的量子空間的影響與束縛。所以，如果形象地描述我們的宇宙，那麼宇宙最為基本的特徵就是“熱”，其是一個熱的量子世界。
在1965年，美國有兩位天文學家，名叫彭齊亞斯和威爾遜。他們在調試天線的過程中意外地發現，存在著無法迴避的無線電噪聲。後來，經過其他科學家的研究，認為該噪聲就是我們宇宙的微波背景輻射溫度，即是由不可再分的最小粒子（量子）的無規運動所形成的熱能。該溫度約為絕對溫度2.7k。
於是，由於能量是關於粒子運動能力的度量，最小粒子的存在意味著能量是不連續的，是由最小粒子即量子的運動決定的。
於是，由最小粒子構成了宇宙的物理背景，即構成了量子空間。這一空間是不連續的。當物體的半徑小於空間的不連續尺度即小於空間量子之間的距離時，就會受到空間量子的不對稱碰撞，使該物體具有無規運動，將量子空間的熱能部分地傳導給了微觀粒子。
於是，受到激發的量子，由原來的無規運動轉變為有向運動，使基態量子成為光子。
於是，因為相對於空間所產生的屏蔽效應，使高能量子形成了封閉體系。這些封閉體系，就是各種基本粒子。由這些粒子還可以進一步地形成更高層次的封閉體系，它們分別是原子、分子以及我們常見的各種宏觀物質。
總之，熱的本質是粒子的無規運動，屬於能量的範疇。只有當粒子的運動極為劇烈，產生了相對於量子空間的屏蔽效應，並由此形成了封閉體系時，熱才會由能量轉化物質。質量是對被封閉的粒子關於其空間效應的度量。
