Η Αρχή της Αβεβαιότητας και το απόλυτο μηδέν
Η προσέγγιση της έννοιας του απόλυτου μηδενός είναι συνυφασμένη με την Αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg. Αυτή η σχέση δείχνει πώς οι θεμελιώδεις αρχές της Κβαντομηχανικής επηρεάζουν τις θερμοδυναμικές έννοιες. Συνεπώς, όταν προσεγγίζουμε «ακραίες» καταστάσεις, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιούμε Κβαντομηχανικές και όχι Κλασικές μεθόδους.
Η Αρχή της Αβεβαιότητας
Η Αρχή της Αβεβαιότητας, που διατυπώθηκε από τον Werner Heisenberg το 1927, αναφέρει ότι η ακριβής θέση και η ορμή ενός σωματιδίου δεν μπορούν να προσδιοριστούν ταυτόχρονα με απόλυτη ακρίβεια. Επομένως, αυτός ο περιορισμός παίζει καθοριστικό ρόλο στη συζήτηση γύρω από το απόλυτο μηδέν.
Η έννοια του απόλυτου μηδενός
Το απόλυτο μηδέν είναι το κατώτατο όριο της κλίμακας θερμοκρασίας. Σε αυτή την κατάσταση, η κλασική κίνηση των σωματιδίων θα έπρεπε να παύει εντελώς. Ωστόσο, η Κβαντομηχανική ανατρέπει αυτή την εικόνα. Σύμφωνα με την Αρχή της Αβεβαιότητας, ο ακριβής προσδιορισμός της θέσης οδηγεί σε απροσδιόριστη ορμή. Έτσι, υποδηλώνεται η ύπαρξη εγγενούς κινητικής ενέργειας.
Ενέργεια μηδενικού σημείου
Το συμπέρασμα αυτό συγκρούεται με την κλασική θερμοδυναμική κατανόηση του απόλυτου μηδενός. Από κβαντική σκοπιά, τα σωματίδια στο απόλυτο μηδέν διατηρούν την ενέργεια μηδενικού σημείου, δηλαδή τη χαμηλότερη δυνατή ενεργειακή κατάσταση. Συνεπώς, ακόμη και τότε, τα σωματίδια εκδηλώνουν μια ελάχιστη αλλά συνεχή κίνηση (κβαντικό τρέμουλο – quantum jitters).
Συμπέρασμα
Η Κβαντομηχανική, τελικά, αναδιαμορφώνει την παραδοσιακή κατανόηση του απόλυτου μηδενός. Δεν είναι μια κατάσταση απόλυτης ηρεμίας αλλά ένα σημείο όπου τα σωματίδια βρίσκονται στη χαμηλότερη ενεργειακή τους κατάσταση.
Fun Fact
Αν και δεν μπορούμε να φτάσουμε το απόλυτο μηδέν, μπορούμε να πλησιάσουμε πάρα πολύ. Εργαστηριακά, έχουν επιτευχθεί θερμοκρασίες έως 38 τρισεκατομμυριοστά του Κέλβιν (0.000000000038 K). Επιπλέον, το 2013 πετύχαμε και αρνητικά Κέλβιν. Σε επόμενη ανάρτηση θα δούμε πώς.
Αν σου άρεσε το άρθρο γιατο απόλυτο μηδέν, μπορείς να συνεχίσεις την ανάγνωση με ένα άρθρο σχετικό με την μέτρηση αποστάσεων στο διάστημα.
