Абсолютті нөлдік температура нөлден төмен Цельсий бойынша 273,15 градусқа, Фаренгейт нөлден төмен 459,67 градусқа сәйкес келеді. Кельвин температура шкаласы үшін бұл температураның өзі нөлдік белгі болып табылады.
Абсолюттік нөлдік температураның мәні
Абсолюттік нөл ұғымы температураның мәнінен шыққан. кезінде сыртқы ортаға шығаратын кез келген дене. Сонымен бірге дене температурасы төмендейді, яғни. аз энергия қалады. Теориялық тұрғыдан бұл процесс энергияның мөлшері дене оны бере алмайтындай минимумға жеткенше жалғаса алады.
Мұндай идеяның алыстағы хабаршысы М.В. Ұлы орыс ғалымы жылуды «айналмалы» қозғалыспен түсіндірді. Демек, салқындаудың максималды дәрежесі мұндай қозғалыстың толық тоқтауы болып табылады.
Заманауи түсініктерге сәйкес, абсолютті нөлдік температура дегеніміз молекулалар ең төменгі энергия деңгейіне ие. Аз энергиямен, яғни. төмен температурада ешқандай физикалық дене өмір сүре алмайды.
Теория және практика
Абсолютті нөлдік температура – бұл теориялық ұғым, оған тіпті ең күрделі жабдықтары бар ғылыми зертханаларда да қол жеткізу мүмкін емес; Бірақ ғалымдар затты абсолютті нөлге жақын өте төмен температураға дейін салқындатады.
Мұндай температурада заттар әдеттегі жағдайда бола алмайтын таңғажайып қасиеттерге ие болады. Сұйыққа жақын күйде болғандықтан «тірі күміс» деп аталатын сынап осы температурада – шеге қағуға болатындай қатты күйге түседі. Кейбір металдар шыны сияқты сынғыш болады. Резеңке де қатты болады. Егер сіз резеңке затты абсолютті нөлге жақын температурада балғамен ұрсаңыз, ол шыны сынды.
Бұл қасиеттердің өзгеруі жылудың табиғатымен де байланысты. Физикалық дененің температурасы неғұрлым жоғары болса, молекулалар соғұрлым қарқынды және хаотикалық қозғалады. Температура төмендеген сайын қозғалыс азаяды және құрылым реттелген болады. Сонымен газ сұйыққа, ал сұйық қатты күйге айналады. Тәртіптің соңғы деңгейі кристалдық құрылым болып табылады. Біткен кезде төмен температураларОны тіпті әдетте аморфты болып қалатын заттар да алады, мысалы, резеңке.
Қызықты құбылыстар металдармен де кездеседі. Кристалл торының атомдары амплитудасы аз тербеледі, электрондардың шашырауы азаяды, демек электр кедергісі төмендейді. Металл асқын өткізгіштікке ие болады, оның практикалық қолданылуы өте қызықты болып көрінеді, бірақ оған жету қиын.
Дереккөздер:
- Ливанова А. Төмен температуралар, абсолютті нөлдік және кванттық механика
Дене– бұл физикадағы негізгі ұғымдардың бірі, ол материяның немесе субстанцияның өмір сүру формасын білдіреді. Бұл көлем мен массамен, кейде басқа параметрлермен де сипатталатын материалдық объект. Физикалық дене басқа денелерден шекара арқылы анық бөлінген. Физикалық денелердің бірнеше ерекше түрлері бар, олардың тізімі классификация деп түсінілмеуі керек.
Механикада физикалық денені көбінесе материалдық нүкте ретінде түсінеді. Бұл абстракцияның бір түрі, оның негізгі қасиеті нақты мәселені шешу үшін дененің нақты өлшемдерін елемеуге болатындығы. Басқаша айтқанда, материалдық нүкте - бұл өлшемдері, пішіні және басқа ұқсас сипаттамалары бар, бірақ бар мәселені шешу үшін маңызды емес өте ерекше дене. Мысалы, жолдың белгілі бір бөлігіндегі нысанды санау қажет болса, мәселені шешу кезінде оның ұзындығын толығымен елемеуге болады. Механика қарастыратын физикалық дененің тағы бір түрі абсолютті қатты дене болып табылады. Мұндай дененің механикасы материалдық нүктенің механикасымен бірдей, бірақ қосымша оның басқа да қасиеттері бар. Абсолют қатты дене нүктелерден тұрады, бірақ олардың арасындағы қашықтық та, массаның таралуы да дене ұшырайтын жүктемелер кезінде өзгермейді. Бұл оны деформациялауға болмайды дегенді білдіреді. Абсолют қатты дененің орнын анықтау үшін оған бекітілген координаталар жүйесін көрсету жеткілікті, әдетте декарттық. Көп жағдайда массалар центрі координаталар жүйесінің де орталығы болып табылады. Абсолютті қатаң дене жоқ, бірақ көптеген есептерді шешу үшін мұндай абстракция өте ыңғайлы, бірақ ол релятивистік механикада қарастырылмаған, өйткені жылдамдығы жарық жылдамдығымен салыстырылатын қозғалыстармен бұл модель ішкі қайшылықтарды көрсетеді. Абсолютті қатты дененің қарама-қарсы бөлігі деформацияланатын дене болып табылады, ол бір-біріне қатысты ығысуы мүмкін. Физиканың басқа салаларында физикалық денелердің ерекше түрлері бар. Мысалы, термодинамикада абсолютті қара дене ұғымы енгізілді. Бұл идеалды модель, өзіне тиетін барлық электромагниттік сәулелерді абсолютті сіңіретін физикалық дене. Сонымен қатар, оның өзі электромагниттік сәуле шығаруы және кез келген түсі болуы мүмкін. Абсолютті қара денеге қасиеттері жағынан ең жақын нысанның мысалы - Күн. Егер біз Жерден тыс кең таралған заттарды алсақ, инфрақызыл сәулелерді қоспағанда, оған түсетін радиацияның 99% сіңіретін күйені еске түсіре аламыз, ол сіңірумен әлдеқайда нашар күреседі.
Тақырып бойынша бейнеролик
Абсолюттік нөл -273,15 °C температураға сәйкес келеді.
Іс жүзінде абсолютті нөлге қол жеткізу мүмкін емес деп есептеледі. Оның бар болуы мен температуралық шкаладағы орны байқалатын физикалық құбылыстарды экстраполяциялаудан туындайды және мұндай экстраполяция абсолютті нөл кезінде заттың молекулалары мен атомдарының жылулық қозғалысының энергиясы нөлге тең болуы керек екенін көрсетеді, яғни бөлшектердің ретсіз қозғалысы. тоқтайды және олар кристалдық тор түйіндерінде айқын орын алып, реттелген құрылымды құрайды. Алайда, шын мәнінде, абсолютті нөлдік температурада да материяны құрайтын бөлшектердің тұрақты қозғалыстары сақталады. Қалған тербелістер, мысалы, нөлдік нүктелік тербелістер бөлшектердің кванттық қасиеттеріне және оларды қоршап тұрған физикалық вакуумға байланысты.
Қазіргі уақытта физикалық зертханаларда абсолютті нөлден асатын температураны градустың миллионнан бірнеше бөлігіне ғана алуға болады; термодинамика заңдарына сәйкес оған қол жеткізу мүмкін емес.
Жазбалар
Әдебиет
- Г. Бурмин. Абсолюттік нөлге шабуыл. - М.: «Балалар әдебиеті», 1983 ж.
Сондай-ақ қараңыз
Викимедиа қоры.
2010.:Синонимдер
Басқа сөздіктерде «Абсолюттік нөл» деген не екенін қараңыз: Температуралар, термодинамикалық температура шкаласы бойынша температураның шығу тегі (ТЕРМОДИНАМИЯЛЫҚ ТЕМПЕРАТУРА шкаласын қараңыз). Абсолюттік нөл судың үштік нүктесінің температурасынан 273,16 °C төмен орналасқан (ҮШТІК НҮКТЕГІ қараңыз), ол үшін ол қабылданған ... ...
Энциклопедиялық сөздік Температуралар, термодинамикалық температура шкаласындағы температураның шығу тегі. Абсолюттік нөл судың үш нүктелік температурасынан (0,01°С) 273,16°С төмен орналасқан. Абсолюттік нөлге түбегейлі қол жеткізу мүмкін емес, температура дерлік жетті... ...
Қазіргі энциклопедия Температуралар термодинамикалық температура шкаласындағы температураның бастапқы нүктесі болып табылады. Абсолюттік нөл судың үштік нүктесінің температурасынан 273,16,С төмен орналасқан, оның мәні 0,01,С. Абсолюттік нөлге түбегейлі қол жеткізу мүмкін емес (қараңыз... ...
Үлкен энциклопедиялық сөздік Жылудың жоқтығын білдіретін температура 218° С-қа тең. Орыс тіліне кіретін шетел сөздерінің сөздігі. Павленков Ф., 1907. абсолютті нөлдік температура (физикалық) – мүмкін болатын ең төменгі температура (273,15°С). Үлкен сөздік......
Орыс тілінің шетел сөздерінің сөздігіабсолютті нөл - Кельвин шкаласы бойынша молекулалардың жылулық қозғалысы тоқтайтын өте төмен температура, абсолютті нөл (0°К) –273,16±0,01°С...
География сөздігі Синонимдер сөздігі
Молекулалардың жылулық қозғалысы тоқтатылатын өте төмен температура. Бойль-Мариотт заңы бойынша идеал газдың қысымы мен көлемі нөлге тең болады, ал Кельвин шкаласы бойынша абсолютті температураның басы... ... Экологиялық сөздік
Орыс тілінің шетел сөздерінің сөздігі- - [Голдберг. Ағылшынша-орысша энергетикалық сөздік. 2006] Жалпы энергетикалық тақырыптар EN нөлдік нүкте ... Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық
Абсолютті температура анықтамасының басы. 273,16°С сәйкес келеді. Қазіргі уақытта физикалық зертханаларда абсолютті нөлден асатын температураны градустың миллионнан бірнеше бөлігіне ғана алуға және заңдарға сәйкес оған қол жеткізуге болады... ... Collier энциклопедиясы
Орыс тілінің шетел сөздерінің сөздігі- Absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės температурос атскаитос праджия, 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Тай 273,16 °C, 459,69 °F арба 0 К температура. atitikmenys: ағылшын.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
Орыс тілінің шетел сөздерінің сөздігі- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). atitikmenys: ағылшын. абсолютті нөл орыс. абсолютті нөл... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Біздің ғаламдағы ең суық жер қай жерде деп ойлайсыз? Бүгін бұл Жер. Мысалы, Айдың бетінің температурасы -227 градус Цельсий, ал бізді қоршап тұрған вакуумның температурасы нөлден 265 градус аяз. Дегенмен, Жердегі зертханада адам өте төмен температурада материалдардың қасиеттерін зерттеу үшін әлдеқайда төмен температураға қол жеткізе алады. Қатты салқындауға ұшыраған материалдар, жеке атомдар, тіпті жарық әдеттен тыс қасиеттерді көрсете бастайды.
Мұндай түрдегі алғашқы тәжірибені 20 ғасырдың басында сынаптың электрлік қасиеттерін өте төмен температурада зерттеген физиктер жүргізді. Цельсий бойынша -262 градуста сынап асқын өткізгіштік қасиеттерін көрсете бастайды, электр тогына қарсылықты нөлге дейін төмендетеді. Әрі қарай жүргізілген тәжірибелер сонымен қатар салқындатылған материалдардың басқа да қызықты қасиеттерін, соның ішінде қатты қалқалар арқылы және жабық контейнерлерден заттардың «ағуында» көрінетін асқын сұйықтықты анықтады.
Ғылым қол жеткізуге болатын ең төменгі температураны анықтады – минус 273,15 градус Цельсий, бірақ іс жүзінде мұндай температураға қол жеткізу мүмкін емес. Тәжірибеде температура объектінің құрамындағы энергияның шамамен алынған өлшемі болып табылады, сондықтан абсолютті нөл дененің ештеңе шығармайтынын көрсетеді және ол заттан энергия алынбайды. Бірақ бұған қарамастан, ғалымдар абсолютті нөлдік температураға барынша жақындауға тырысуда. Ғалымдар абсолютті нөлден тек 810 миллиардтан бір дәрежеге жетпейді. Олар күшті магнит өрісінде ұсталған натрий атомдарының бұлтын салқындатты.
Мұндай эксперименттердің практикалық мәні неде? Зерттеушілерді Бозе-Эйнштейн конденсаты сияқты концепция қызықтырады, ол заттың ерекше күйі – газ, қатты немесе сұйық емес, жай ғана кванттық күйдегі атомдар бұлты. Заттың бұл түрін 1925 жылы Эйнштейн мен үнді физигі Сатиендра Бозе болжаған және 70 жылдан кейін ғана алынған. Заттың осы күйіне қол жеткізген ғалымдардың бірі – ашқан жаңалығы үшін физика бойынша Нобель сыйлығын алған Вольфганг Кеттерле.
Бозе-Эйнштейн конденсаттарының (БЭК) тамаша қасиеттерінің бірі - жарық сәулелерінің қозғалысын басқару мүмкіндігі. Вакуумда жарық секундына 300 000 км жылдамдықпен таралады және бұл Әлемде қол жеткізуге болатын максималды жылдамдық. Бірақ жарық вакуумда емес, материя арқылы өтетін болса, баяу тарауы мүмкін. KBE көмегімен жарықтың төмен жылдамдыққа қозғалысын бәсеңдетуге, тіпті оны тоқтатуға болады. Конденсаттың температурасы мен тығыздығына байланысты жарық шығару баяулайды және оны «ұстап алу» және тікелей электр тогына айналдыруға болады. Бұл токты басқа CBE бұлтына беруге және қайтадан жарық сәулеленуіне айналдыруға болады. Бұл мүмкіндік телекоммуникациялар мен есептеуіштерде жоғары сұранысқа ие. Бұл жерде мен аздап түсінбеймін - ақыр соңында, жарық толқындарын электр энергиясына және керісінше түрлендіретін құрылғылар АЛДЫДА бар... Шамасы, CBE пайдалану бұл түрлендіруді тезірек және дәлірек жүзеге асыруға мүмкіндік береді.
Ғалымдардың абсолютті нөлді алуға сонша ынталы болуының себептерінің бірі - біздің Ғаламда не болып жатқанын және не болғанын, онда қандай термодинамикалық заңдар қолданылатынын түсіну әрекеті. Сонымен бірге, зерттеушілер атомнан барлық энергияны соңғысына дейін алу іс жүзінде мүмкін емес екенін түсінеді.
Температураның қаншалықты төмен болуы мүмкін екендігі туралы ойландыңыз ба? Абсолютті нөл дегеніміз не? Адамзат оған қол жеткізе ала ма және мұндай жаңалықтан кейін қандай мүмкіндіктер ашылады? Осы және басқа да осыған ұқсас сұрақтар көптен бері көптеген физиктер мен жай ғана қызығушылық танытқан адамдардың ойында болды.
Абсолютті нөл дегеніміз не
Бала кезіңізден физиканы ұнатпасаңыз да, сіз температура ұғымымен таныс шығарсыз. Молекулярлық-кинетикалық теорияның арқасында біз қазір оның және молекулалар мен атомдардың қозғалыстары арасында белгілі бір статикалық байланыс бар екенін білеміз: кез келген физикалық дененің температурасы неғұрлым жоғары болса, оның атомдары соғұрлым тез қозғалады және керісінше. Сұрақ туындайды: «Элементар бөлшектер өз орнында қатып қалатындай төменгі шек бар ма?» Ғалымдар бұл теориялық тұрғыдан мүмкін деп есептейді, бұл термометр Цельсий бойынша -273,15 градус болады; Бұл мән абсолютті нөл деп аталады. Басқаша айтқанда, бұл физикалық денені салқындату мүмкін болатын ең төменгі шек. Тіпті абсолютті температура шкаласы (Кельвин шкаласы) бар, онда абсолютті нөл тірек нүктесі болып табылады, ал шкаланың бір бөлімі бір градусқа тең. Дүние жүзінің ғалымдары осы құндылыққа қол жеткізу үшін жұмысты тоқтатпайды, өйткені бұл адамзат үшін орасан зор перспективаларды уәде етеді.
Неліктен бұл соншалықты маңызды
Өте төмен және өте жоғары температуралар асқын сұйықтық және асқын өткізгіштік ұғымдарымен тығыз байланысты. Асқын өткізгіштердегі электр кедергісінің жоғалуы мүмкін емес тиімділік мәндеріне қол жеткізуге және кез келген энергия шығындарын жоюға мүмкіндік береді. Егер біз «абсолюттік нөл» мәніне еркін жетуге мүмкіндік беретін жолды таба алсақ, адамзаттың көптеген мәселелері шешілген болар еді. Рельс үстінде қалықтаған пойыздар, жеңілірек және кішірек қозғалтқыштар, трансформаторлар мен генераторлар, жоғары дәлдіктегі магнитоэнцефалография, жоғары дәлдіктегі сағаттар - бұл асқын өткізгіштік біздің өмірімізге не әкелетінінің бірнеше мысалдары ғана.
Соңғы ғылыми жетістіктер
2003 жылдың қыркүйегінде MIT және NASA зерттеушілері натрий газын рекордтық минимумға дейін салқындата алды. Тәжірибе кезінде олар мәре сызығына (абсолюттік нөлге) градустың жарты миллиардтан бір бөлігін ғана қалдырды. Сынақтар кезінде натрий үнемі магнит өрісінде болды, бұл оның ыдыстың қабырғаларына тиюін болдырмайды. Температуралық кедергіні жеңу мүмкін болса, газдағы молекулалық қозғалыс толығымен тоқталар еді, өйткені мұндай салқындату барлық энергияны натрийден алады. Зерттеушілер авторы (Вольфганг Кеттерле) 2001 жылы физика бойынша Нобель сыйлығын алған әдісті қолданды. Сынақтардың негізгі нүктесі Бозе-Эйнштейн конденсациясының газ процестері болды. Сонымен қатар, әлі ешкім термодинамиканың үшінші заңын жоққа шығарған жоқ, оған сәйкес абсолютті нөл тек еңсерілмейтін, сонымен қатар қол жетпес мән болып табылады. Сонымен қатар, Гейзенбергтің белгісіздік принципі қолданылады және атомдар өз ізімен өлуді тоқтата алмайды. Осылайша, әзірге абсолютті нөлдік температура ғылым үшін қол жетімсіз болып қала береді, дегенмен ғалымдар оған шамалы қашықтыққа жақындай алды.
Абсолютті нөл (әдетте нөл) дегеніміз не? Бұл температура шынымен ғаламның кез келген жерінде бар ма? Біз нақты өмірде кез келген нәрсені абсолютті нөлге дейін салқындата аламыз ба? Егер сіз суық толқынды жеңу мүмкін бе деп ойласаңыз, суық температураның ең алыс жерлерін зерттеп көрейік ...
Абсолютті нөл (әдетте нөл) дегеніміз не? Бұл температура шынымен ғаламның кез келген жерінде бар ма? Біз нақты өмірде кез келген нәрсені абсолютті нөлге дейін салқындата аламыз ба? Егер сіз суық толқынды жеңу мүмкін бе деп ойласаңыз, суық температураның ең алыс жерлерін зерттеп көрейік ...
Сіз физик болмасаңыз да, температура ұғымымен таныс шығарсыз. Температура - материалдың ішкі кездейсоқ энергиясының шамасы. «Ішкі» сөзі өте маңызды. Қарды лақтырыңыз және негізгі қозғалыс өте жылдам болғанымен, қарлы мұз өте суық болып қалады. Екінші жағынан, бөлменің айналасында ұшатын ауа молекулаларына қарасаңыз, қарапайым оттегі молекуласы сағатына мыңдаған шақырым жылдамдықпен қуырылады.
Біз әдетте техникалық мәліметтерге келгенде үнсіз қаламыз, сондықтан сарапшылар үшін температура біз айтқаннан сәл күрделірек екенін атап өтеміз. Температураның шынайы анықтамасы энтропияның әрбір бірлігі үшін қанша энергия жұмсау керектігін қамтиды (егер сіз анық сөзді қаласаңыз, тәртіпсіздік). Бірақ нәзіктіктерді өткізіп жіберіп, мұздағы кездейсоқ ауа немесе су молекулалары температура төмендеген сайын баяу және баяу қозғалатынына немесе дірілдететініне назар аударайық.
Абсолютті нөл - Цельсий бойынша -273,15 градус, Фаренгейт -459,67 және жай 0 Кельвин температурасы. Бұл жылу қозғалысы толығымен тоқтайтын нүкте.
Бәрі тоқтай ма?
Мәселені классикалық тұрғыдан қарастырғанда бәрі абсолютті нөлге дейін тоқтайды, бірақ дәл осы сәтте кванттық механиканың қорқынышты беті бұрыштан көрінеді. Бірнеше физиктердің қанын бұзған кванттық механиканың болжамдарының бірі - бөлшектің нақты орнын немесе импульсін ешқашан толық сенімділікпен өлшей алмайсыз. Бұл Гейзенбергтің белгісіздік принципі ретінде белгілі.
Егер сіз жабық бөлмені абсолютті нөлге дейін салқындата алсаңыз, оғаш нәрселер орын алар еді (бұл туралы кейінірек). Ауа қысымы нөлге дейін төмендейді және ауа қысымы әдетте гравитацияға қарсы болғандықтан, ауа еденде өте жұқа қабатқа құлап кетеді.
Бірақ соған қарамастан, егер сіз жеке молекулаларды өлшей алсаңыз, сіз қызықты нәрсе таба аласыз: олар дірілдейді және айналады, жұмыс кезінде аз ғана кванттық белгісіздік. i нүктелерін қою үшін, егер сіз көміртегі диоксиді молекулаларының айналуын абсолютті нөлде өлшесеңіз, оттегі атомдарының көміртегі айналасында сағатына бірнеше километр жылдамдықпен ұшатынын көресіз - бұл сіз ойлағаннан әлдеқайда жылдам.
Әңгіме тұйыққа тіреледі. Кванттық әлем туралы айтқанда, қозғалыс өз мағынасын жоғалтады. Бұл шкалаларда бәрі белгісіздікпен анықталады, сондықтан бөлшектер стационарлық емес, жай ғана сіз оларды ешқашан қозғалмайтын сияқты өлшей алмайсыз.
Сіз қаншалықты төмен түсе аласыз?
Абсолюттік нөлге ұмтылу негізінен жарық жылдамдығына ұмтылу сияқты проблемаларға тап болады. Жарық жылдамдығына жету үшін шексіз энергия қажет, ал абсолютті нөлге жету үшін шексіз мөлшерде жылуды алу қажет. Бұл процестердің екеуі де мүмкін емес.
Біз әлі абсолютті нөлдің нақты жағдайына қол жеткізе алмағанымызға қарамастан, біз оған өте жақынбыз (бірақ бұл жағдайда «өте» өте бос ұғым; балалар рифмасы сияқты: екі, үш, төрт, төрт және бір жарты, жіпте төрт, шаштың енінде төрт, бес). Жер бетіндегі ең суық температура 1983 жылы Антарктидада -89,15 градус Цельсий (184К) болып тіркелді.
Әрине, егер сіз балалық жолмен салқындатқыңыз келсе, ғарыштың тереңдігіне сүңгуіңіз керек. Бүкіл ғалам Үлкен жарылыстың радиациясының қалдықтарына шомылады, ғарыштың ең бос аймақтарында - 2,73 градус Кельвин, бұл біз бір ғасыр бұрын Жерде ала алған сұйық гелийдің температурасынан сәл суық.
Бірақ төмен температуралы физиктер технологияны жаңа деңгейге көтеру үшін мұздату сәулелерін пайдаланады. Мұздату сәулелерінің лазер түрінде болатынын білу сізді таң қалдыруы мүмкін. Бірақ қалай? Лазерлер жануы керек.
Барлығы дұрыс, бірақ лазерлердің бір ерекшелігі бар - тіпті ең соңғысы деп айтуға болады: барлық жарық бір жиілікте шығарылады. Кәдімгі бейтарап атомдар, егер жиілік дәл реттелмесе, жарықпен мүлдем әрекеттеспейді. Егер атом жарық көзіне қарай ұшатын болса, жарық Доплер ығысуын алады және жоғары жиілікке жетеді. Атом фотон энергиясын өзіне қарағанда аз жұтады. Сонымен, егер сіз лазерді төменірек реттесеңіз, жылдам қозғалатын атомдар жарықты жұтып, фотонды кездейсоқ бағытта шығара отырып, олар орта есеппен аздап энергия жоғалтады. Процесті қайталасаңыз, газды градустың миллиардтан бір наноКелвиннен төмен температураға дейін салқындата аласыз.
Барлығы экстремалды бояуға ие болады. Ең төменгі температура бойынша әлемдік рекорд абсолютті нөлден жоғары миллиард градустың оннан бірінен аз. Бұған қол жеткізетін құрылғылар атомдарды магнит өрісінде ұстайды. «Температура» атомдардың өзіне емес, атом ядроларының спиніне байланысты.
Енді әділдікті қалпына келтіру үшін аздап шығармашылықпен айналысу керек. Біз әдетте градустың миллиардтан біріне дейін қатып қалған нәрсені елестеткен кезде, сіз тіпті ауа молекулаларының орнында қатып қалуының суретін аласыз. Тіпті атомдардың артқы жағын қатыратын жойқын апокалиптикалық құрылғыны елестетуге болады.
Сайып келгенде, егер сіз шынымен төмен температураны сезінгіңіз келсе, күту ғана қалады. Шамамен 17 миллиард жылдан кейін Ғаламдағы фондық сәуле 1К дейін суытады. 95 миллиард жылдан кейін температура шамамен 0,01К болады. 400 миллиард жылдан кейін терең ғарыш Жердегі ең суық эксперимент сияқты суық, одан кейін одан да суық болады.
Егер сіз ғаламның неге соншалықты тез салқындағанына таң қалсаңыз, біздің ескі достарымызға рахмет: энтропия және қараңғы энергия. Ғалам мәңгілікке жалғасатын экспоненциалды өсу кезеңіне еніп, жеделдету режимінде. Заттар өте тез қатып қалады.
Бізге не маңызды?
Мұның бәрі, әрине, тамаша, рекордтар жасау да жақсы. Бірақ оның мәні неде? Жеңімпаз ретінде ғана емес, төмен температураны түсінудің көптеген жақсы себептері бар.
NIST-тегі жақсы адамдар, мысалы, керемет сағат жасағысы келеді. Уақыт стандарттары цезий атомының жиілігі сияқты нәрселерге негізделген. Цезий атомы тым көп қозғалса, ол өлшеулерде белгісіздік тудырады, бұл ақыр соңында сағаттың дұрыс жұмыс істемеуіне әкеледі.
Бірақ одан да маңыздысы, әсіресе ғылыми тұрғыдан алғанда, материалдар өте төмен температурада ақылсыз әрекет етеді. Мысалы, лазер бір-бірімен синхрондалған фотондардан жасалған сияқты - бірдей жиілікте және фазада - Бозе-Эйнштейн конденсаты деп аталатын материал жасалуы мүмкін. Онда барлық атомдар бір күйде болады. Немесе әрбір атом өзінің индивидуалдылығын жоғалтатын және бүкіл массасы бір нөлдік супер атом ретінде әрекеттесетін амальгамды елестетіңіз.
Өте төмен температурада көптеген материалдар артық сұйықтыққа айналады, яғни олардың тұтқырлығы мүлдем болмайды, ультра жұқа қабаттарға жиналып, тіпті ең аз энергияға қол жеткізу үшін гравитацияға қарсы тұра алмайды. Сондай-ақ, төмен температурада көптеген материалдар асқын өткізгішке айналады, яғни электрлік кедергі болмайды.
Асқын өткізгіштер сыртқы магнит өрістеріне оларды металдың ішінде толығымен жоққа шығаратындай жауап бере алады. Нәтижесінде сіз суық температура мен магнитті біріктіріп, левитация сияқты нәрсені ала аласыз.
Неліктен абсолютті нөл бар, бірақ абсолютті максимум емес?
Басқа экстремалды қарастырайық. Егер температура жай ғана энергия өлшемі болса, онда біз атомдардың жарық жылдамдығына жақындағанын елестете аламыз. Бұл мәңгілікке жалғаса алмайды, солай ма?
Қысқа жауап: біз білмейміз. Сөзбе-сөз шексіз температура сияқты нәрсе болуы мүмкін, бірақ егер абсолютті шектеу болса, жас ғалам оның не екеніне қатысты өте қызықты кеңестер береді. Ең жоғары температура бұрыннан белгілі (кем дегенде біздің ғаламда) Планк уақытында болған болуы мүмкін.
Үлкен жарылыстан кейін 10^-43 секундтан кейін кванттық механика мен физикадан бөлінген гравитация дәл қазіргідей болды. Ол кездегі температура шамамен 10^32 К болды. Бұл Күннің ішкі бөлігінен септилион есе ыстық.
Тағы да, біз бұл ең ыстық температура екеніне сенімді емеспіз. Планк уақытында бізде ғаламның үлкен үлгісі болмағандықтан, ғаламның мұндай күйге дейін қайнағанына тіпті сенімді емеспіз. Қалай болғанда да, біз абсолютті жылуға қарағанда абсолютті нөлге бірнеше есе жақынбыз.