yego.me
💡 Stop wasting time. Read Youtube instead of watch. Download Chrome Extension

Что такое абсолютный ноль? [Fraser Cain]


4m read
·Nov 3, 2024

[музыка] Канадцам особо нечем гордиться, но мы можем похвастаться способностью переносить низкие температуры. Сам я живу на Западном побережье. Мы тут все неженки, температура ниже нуля здесь почти не бывает.

Но вообще в Канаде бывают такие холода, что мозг замерзает, а пальцы отваливаются. Есть друг в Виннипеге, это на юге Канады, так вот, прошлой зимой там был -31, но ощущалось как минус 50. В тот же самый день на Марсе было -29. На Марсе было теплее, вдумайтесь, чем в Виннипеге. Но учёные знают, в космосе бывают температуры и пониже.

Для их измерения даже используют специальную шкалу Кельвина. Она показывает, насколько температура отличается от минимально возможного значения абсолютного нуля. По шкале Цельсия абсолютный ноль - это -273,15 °C, а по Фаренгейту - 460,67 °F. Ну а по шкале Кельвина всё намного проще: абсолютный ноль - это 0 К.

А вот тут осторожно! Мы вышли на минное поле неверного употребления терминов. Неправильно говорить "0 градусов Кельвина". Градусы не нужны, просто "ноль Кельвина". Одно дело, когда вы измеряете что-то от произвольной точки, например угол поворота 15°, и другое, когда вы измеряете относительно абсолютной точки, в частности от самой низкой температуры, заданной природой.

Градусы здесь не нужны, потому что это абсолют. Абсолютный ноль, наверняка я не раз говорил неправильно. Попробуйте уследить: ноль - это минимальный теоретический предел температуры, которую может иметь физическое тело. В этой точке из системы нельзя извлечь тепловую энергию или совершить работу, полный штиль.

Но это всё теория; на практике абсолютный ноль недостижим. Ведь чтобы охладить тело, надо совершить работу по извлечению тепла. Чем ниже температура, тем больше работы. Чтобы достичь абсолютного ноля, нужно совершить бесконечное количество работы. Но это абсурд!

В школе вам наверняка рассказывали, что температура газа связана со скоростью движения его частиц. Когда вы охлаждаете газ, забирая у него тепло, частицы замедляются. Возникает мысль, что если охладить что-либо до абсолютного нуля, любое движение частиц прекратится. Но это не так! С точки зрения квантовой механики вы не можете одновременно знать положение и импульс частиц. Если бы частица остановилась, мы знали бы её импульс – ноль, и положение. Вот же она!

Но Вселенная со своими законами не может этого допустить из-за принципа неопределённости Гейзенберга. Выходит, какое-то движение должно сохраняться. Даже при абсолютном нуле, который недостижим. Но тепла из него вы не получите.

Боль был одним из первых, кто предположил существование минимально возможной температуры, которую он назвал примум фридум в 1702 году. Гим Антон создал термометр, который показывал минимальную температуру -240° по Цельсию. Почти, но не совсем. Именно Кельвин в 1848 создал абсолютную шкалу, которая начинается с отметки -273 °C.

Но Кельвины по сравнению с этим в тот морозный день в Виннипеге были 223 К. Взглянем на поверхность Плутона: минимальная температура там 33 К, а максимальная 55 К – это -240° и -21° по Цельсию соответственно.

Средняя фоновая температура во всей Вселенной составляет всего 2,7 К. Как правило, холоднее всего на коче просторов между скоплениями галактик. Со временем фоновая температура будет и дальше снижаться, но она никогда не достигнет абсолютного нуля, даже через Google лет.

Когда испарится последняя сверхмассивная чёрная дыра и во всей Вселенной не останется полезного тепла, астрономы называют это мрачное будущее тепловой смертью Вселенной. То есть, когда всё тепло исчезнет навсегда, это грустно.

Возможно, вы удивитесь, но самая низкая температура во Вселенной встречается на Земле, по крайней мере иногда. И если принять, что у инопланетян технологии не круче наших, хотя это вряд ли. Пока я записываю это видео, физики с помощью лазеров охлаждают газ рубидий 87 до 170 нано К, что самую малость выше абсолютного нуля. Они уже получили Нобелевскую премию за открытие конденсата.

Бо NASA работает над новым проектом Atom Lab. На МКС отправят мобильную станцию, которая сможет охладить материю до 100 пико К. Это очень холодно!

Подведём итоги: абсолютный ноль - это минимальный теоретический предел температуры, точка, при которой из системы невозможно извлечь тепловую энергию. Никогда не говорите "градусы Кельвина" – знающие люди не оценят. Вселенная отстала от нас в том, что касается вопросов охлаждения. Пока 1:0 в нашу пользу.

Напишите, с какой самой низкой температурой вы сталкивались лично. Мой опыт - это Буффало в декабре. Ужасно переведено и озвучено студией Верт Дайдер.

More Articles

View All
Persistence Of Vision
So tonight I’m hanging out with my friend Nigel, and he’s brought along one of his science toys—a little white plastic ball. Um, it’s not actually a white plastic ball at all. You told me you were bringing the white plastic ball tonight. It’s, uh, what co…
Making Backwoods Glue | Live Free or Die
Nutria are rodents that were first brought to America to be farmed for their thick fur. Now they’re hunted for their meat, but to find them, Thorn has to head downriver to the marshlands. Fortunately for me, I already have a boat; I’m just trying to make …
Has work ethic deteriorated in recent years?
Work ethic of people have really deteriorated significantly since COVID. These people who want to work from home four days a week, three days a week—you know, everybody’s complaining. Today, interest rates are going up, gas prices are so high, I can’t aff…
How I Manage My Time To Make Over $1 MillIon Per Year
What’s up you guys? It’s Graham here! So, the last year, a lot has happened. This channel grew from 200,000 subscribers to now over 1 million subscribers! I also started a second channel, which posts an additional four times a week. I’m also still sellin…
Founders of Science Exchange, Goldbely, and The Flex Company Discuss Fundraising
Hi! I’m Cat, and I’m really excited to introduce you to three YC alumni founders. This is actually going to dovetail really nicely with what Christy and Aileen were just talking about because we’re going to be talking a little bit about fundraising. We al…
Uncle Tom's Cabin part 2
So Becca and I have been talking about Uncle Tom’s Cabin, which is this book from the 1850s that Abraham Lincoln actually said started the Civil War. So how did this book start a war? In this video, we’ll tell you a little bit more about the plot. Um, bu…