Apsolutna temperatura je temperatura izmjerena pomoću skale koja počinje od nule, pri čemu je ta nula najhladnija teoretski dostižna temperatura u prirodi. Postoje dvije uobičajene apsolutne temperaturne ljestvice izvedene iz Fahrenheitove ljestvice i Celzijeve ili Celzijeve ljestvice. Prva je Rankineova ljestvica, a druga Kelvinova skala. Iako se još uvijek koriste u uobičajene svrhe, i Celzijeva i Fahrenheitova ljestvica, s donjom vrijednošću ispod nule, manje su poželjne za računalne znanstvene svrhe. Nula stupnjeva Rankine je identična nula stupnjeva Celzijusa.
Jednostavno rečeno, temperatura je pokazatelj koliko je neki predmet vruć ili hladan u odnosu na druge objekte. Budući da temperature variraju ovisno o godišnjem dobu i situaciji, razvijena je ljestvica s srednjim gradacijama kako bi se omogućila usporedba. Dvije fiksne točke potrebne su za stvaranje korisne ljestvice — globalnog, nepromjenjivog standarda. Logičan izbor na temelju kojeg će se temeljiti standardne temperaturne ljestvice bila je voda, budući da je u izobilju, dostupna, mijenja stanje na određenim temperaturama i može se lako pročistiti. Međutim, kao što je gore spomenuto, temperatura se odnosi na toplinu, a toplina se na bazičnijoj razini odnosi na atomsko i molekularno kretanje.
Energija se može apsorbirati od strane atoma i molekula na razne načine, kao što je pobuđivanje elektrona, prijenos elektrona iz nižeg u više orbitalno stanje. Općenito, međutim, energija se apsorbira i povećava kretanje cijelog atoma ili molekule. Ta energija – energija koja vodi do “kineze” ili kretanja – je kinetička energija. Postoji jednadžba koja povezuje kinetičku energiju s toplinom: E = 3/2 kT, gdje je E prosječna kinetička energija sustava, k je Boltzmannova konstanta i T je apsolutna temperatura u stupnjevima Kelvina. Imajte na umu da u ovom izračunu, ako je apsolutna temperatura nula, jednadžba pokazuje da uopće nema kinetičke energije ili gibanja.
Neka vrsta energije zapravo još uvijek postoji pri apsolutnoj temperaturi od nula stupnjeva, iako to nije ono što gornja jednadžba klasične fizike pokazuje. Preostalo gibanje predviđa kvantna mehanika i povezano je sa specifičnom vrstom energije koja se naziva “energija vibracija nulte točke”. Kvantitativno, ova se energija može matematički izračunati iz jednadžbe za kvantni harmonijski oscilator i uz poznavanje Heisenbergovog principa nesigurnosti. Taj princip fizike nalaže da nije moguće znati i položaj i zamah vrlo sićušnih čestica, stoga, ako je lokacija poznata, čestica mora zadržati minijaturnu vibracijsku komponentu.