ΤΙ ΕΊΝΑΙ ΤΟ ΑΠΌΛΥΤΟ ΜΗΔΈΝ;

Send

Οι Καναδοί δεν έχουν πολλά να είναι υπερήφανοι, αλλά μπορούμε να σας συγκροτήσουμε με την ικανότητά μας να αντέχουμε σε παγωμένες θερμοκρασίες. Τώρα, ζω στη Δυτική Ακτή, οπότε είμαι μαλακός και αδύναμος, σπάνια βιώνω θερμοκρασίες κάτω από το πάγωμα.

Αλλά για μερικούς από τους Καναδάς αδελφούς μου, οι θερμοκρασίες μπορούν να μειωθούν σε επίπεδα που το μυαλό και το σώμα σας μόλις καταλαβαίνουν. Για παράδειγμα, έχω έναν φίλο που ζει στο Γουίνιπεγκ της Μανιτόμπα. Για μια μέρα τον περασμένο χειμώνα, οι θερμοκρασίες εκεί μειώθηκαν -31C, αλλά με τον ανεμόμυλο, ένιωσε σαν -50C. Την ίδια μέρα, ήταν ένας βολικός -29C στον Άρη. Στον Άρη!

Αλλά για τους επιστήμονες και το Σύμπαν, μπορεί να γίνει πολύ πιο κρύο. Τόσο κρύο, στην πραγματικότητα, που χρησιμοποιούν μια εντελώς διαφορετική κλίμακα θερμοκρασίας - Kelvin - για να μετρήσουν πόσο μακριά είναι τα πράγματα από την ψυχρότερη δυνατή θερμοκρασία: Absolute Zero.

Στην κλίμακα Κελσίου, το Absolute Zero είναι -273,15 μοίρες. Και στο Fahrenheit, είναι -459,67 βαθμοί. Στην κλίμακα Kelvin, ωστόσο, είναι πολύ απλό. Το Absolute Zero είναι 0 kelvin.

Σε αυτό το σημείο, ένας εξηγητής της επιστήμης πρόκειται να σκοντάψει σε ένα ναρκοπέδιο εσφαλμένης χρήσης. Δεν είναι 0 βαθμοί kelvin, δεν λέτε το μέρος μοιρών, μόνο το μέρος kelvin. Μόνο ο Κέλβιν.

Αυτό συμβαίνει επειδή όταν μετράτε κάτι από αυθαίρετο σημείο, όπως η κατεύθυνση που μόλις στρίψατε, έχετε αλλάξει πορεία 15 μοιρών. Αλλά αν μετράτε απόλυτο σημείο, όπως η χαμηλότερη φυσική θερμοκρασία που ορίζεται από τη φύση, πέφτετε τους βαθμούς επειδή είναι απόλυτος. Ένα απόλυτο μηδέν.

Φυσικά, μάλλον το έκανα λάθος. Αυτά τα πράγματα είναι δύσκολα.

Τέλος πάντων, επιστρέψτε στο Absolute Zero.

Το απόλυτο μηδέν είναι η ψυχρότερη δυνατή θερμοκρασία που θεωρητικά μπορεί να επιτευχθεί. Σε αυτό το σημείο, καμία θερμική ενέργεια δεν μπορεί να εξαχθεί από ένα σύστημα, καμία εργασία δεν μπορεί να γίνει. Είναι νεκρός Τζιμ.

Αλλά είναι εντελώς θεωρητικό. Είναι σχεδόν αδύνατο να κρυώσει κάτι στο Absolute Zero. Για να κρυώσει κάτι, πρέπει να κάνετε δουλειά για να εξαγάγετε θερμότητα από αυτό. Όσο πιο κρύο παίρνετε, τόσο περισσότερη δουλειά πρέπει να κάνετε. Για να φτάσετε στο Absolute Zero, θα πρέπει να κάνετε άπειρη δουλειά. Και αυτό είναι γελοίο.

Όπως πιθανώς μάθατε στην τάξη φυσικής ή χημείας, η θερμοκρασία ενός αερίου μεταφράζεται στην κίνηση των σωματιδίων στο αέριο. Καθώς κρυώνετε ένα αέριο, εξάγοντας θερμότητα από αυτό, τα σωματίδια επιβραδύνονται.

Θα νομίζατε, λοιπόν, ότι με την ψύξη κάτι στο Absolute Zero, όλη η κίνηση των σωματιδίων σε κάτι θα σταματούσε. Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια.

Από κβαντική μηχανική άποψη, δεν μπορείτε ποτέ να γνωρίζετε τη θέση και την ορμή των σωματιδίων ταυτόχρονα. Εάν σταματήσουν τα σωματίδια, θα ξέρετε την ορμή τους (μηδέν) και τη θέση τους… εκεί ακριβώς. Το Σύμπαν και οι νόμοι της φυσικής δεν μπορούν να το επιτρέψουν. Ευχαριστώ την αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg.

Επομένως, υπάρχει πάντα μια μικρή κίνηση, ακόμη και αν μπορούσατε να φτάσετε στο Absolute Zero, κάτι που δεν μπορείτε. Αλλά δεν μπορείτε να εξαγάγετε περισσότερη θερμότητα από αυτό.

Ο φυσικός Ρόμπερτ Μπόιλ ήταν ένας από τους πρώτους που εξέτασε την πιθανότητα ότι υπήρχε η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία, την οποία ονόμαζε το πρωταρχικό φρυγδίο. Το 1702, ο Guillaume Amontons δημιούργησε ένα θερμόμετρο που υπολόγισε ότι θα πέσει κάτω στους -240 C. Αρκετά κοντά, στην πραγματικότητα.

Αλλά ήταν ο Λόρδος Kelvin, ο οποίος δημιούργησε αυτήν την απόλυτη κλίμακα το 1848, ξεκινώντας από -273 C, ή 0 kelvin.

Με αυτή τη μέτρηση, ακόμη και με τον ανεμόμυλο του, το Winnipeg ήταν ένα γαλήνιο 223 kelvin εκείνη τη χειμερινή ημέρα.

Η επιφάνεια του Πλούτωνα, από την άλλη πλευρά, κυμαίνεται από χαμηλό 33 kelvin έως υψηλό 55 kelvin. Αυτό είναι -240 C έως -218 C.

Η μέση θερμοκρασία υποβάθρου σε ολόκληρο το Σύμπαν είναι μόλις 2,7 kelvin. Δεν θα βρείτε πολλά μέρη τόσο κρύα, εκτός εάν βγείτε στα τεράστια κοσμικά κενά που χωρίζουν τις συστάδες των γαλαξιών.

Με την πάροδο του χρόνου, η θερμοκρασία φόντου του Σύμπαντος θα συνεχίσει να μειώνεται, αλλά ποτέ δεν θα φτάσει στην πραγματικότητα το Absolute Zero. Ακόμα και σε χρόνια Googol, όταν η τελευταία υπερμεγέθη μαύρη τρύπα εξατμίστηκε επιτέλους, και δεν έχει απομείνει χρήσιμη θερμότητα σε ολόκληρο το Σύμπαν.

Στην πραγματικότητα, οι αστρονόμοι αποκαλούν αυτό το ζοφερό μέλλον τον «θερμό θάνατο» του Σύμπαντος. Είναι θερμός θάνατος, όπως και ο θάνατος όλης της θερμότητας. Και ΕΥΤΥΧΙΑ.

Ίσως να εκπλαγείτε όταν γνωρίζετε ότι η ψυχρότερη θερμοκρασία σε ολόκληρο το Σύμπαν είναι ακριβώς εδώ στη Γη. Λοιπόν, μερικές φορές, ούτως ή άλλως. Και υποθέτοντας ότι οι εξωγήινοι δεν έχουν καλύτερη τεχνολογία από εμάς, κάτι που μάλλον κάνουν.

Τη στιγμή που ηχογραφώ αυτό το βίντεο, οι φυσικοί έχουν χρησιμοποιήσει λέιζερ για να κρυώσουν το αέριο Rubidium-87 σε μόλις 170 nanokelvin, ένα μικρό κλάσμα πάνω από το Absolute Zero. Στην πραγματικότητα, κέρδισαν ένα βραβείο Νόμπελ για τη δουλειά τους στην ανακάλυψη συμπυκνωμάτων Bose-Einstein.

Η NASA εργάζεται στην πραγματικότητα σε ένα νέο πείραμα που ονομάζεται Cold Atom Lab, το οποίο θα στείλει μια έκδοση αυτής της τεχνολογίας στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, όπου θα πρέπει να μπορεί να ψύχει υλικό έως και 100 picokelvin. Αυτό είναι κρύο.

Εδώ είναι τα προϊόντα σας. Το απόλυτο μηδέν είναι η ψυχρότερη δυνατή θερμοκρασία από ό, τι μπορεί να επιτευχθεί ποτέ, το σημείο στο οποίο δεν μπορεί να εξαχθεί περαιτέρω ενέργεια θερμότητας από ένα σύστημα. Ποτέ μην πείτε βαθμούς kelvin, θα προκαλέσετε τόση έκπληξη. Το Σύμπαν δεν μπορεί να ταιριάξει με τις ψυχρές μας ικανότητες… ακόμα. Πάρτε αυτό το Σύμπαν.

Θα ήθελα πολύ να ακούσω την πιο κρύα θερμοκρασία που έχετε βιώσει ποτέ προσωπικά. Για μένα, επισκέφτηκε το Μπάφαλο τον Δεκέμβριο. Αυτό δεν είναι σωστό.