Strona głównaPytania → Stygnięcie próżni?

Stygnięcie próżni?

Pytanie

Pyta Jerzy Rapcewicz

Jak wiadomo, temperatura w próżni wynosi 2,7 K, i ciągle spada. Co się stanie gdy temperatura osiągnie 0 K? Czy jest to możliwe? Czy może spaść poniżej 0 K?

Odpowiedź

Odpowiada Jan Gaj

Na wstępie należy wyjaśnić skrót myślowy zawarty w pytaniu. Jak można przeczytać w odpowiedzi na pytanie „Temperatura próżni?”, temperaturę możemy przypisać nie próżni, ale temu, co się w niej znajduje (a więc mówimy o próżni niedoskonałej).

Temperatura 2,7 K odnosi się do fotonów promieniowania reliktowego, które wypełnia Wszechświat. Jak można przeczytać w odpowiedzi na pytanie „Promieniowanie tła”, temperatura tych fotonów maleje odwrotnie proporcjonalnie do wzrostu czynnika skali wszechświata, a więc gdy rozmiary Wszechświat powiększą się dwukrotnie, temperatura tych fotonów spadnie do 1,35 K. Taka reguła spadku temperatury nie przewiduje osiągnięcia ani zera bezwzglednego, ani tym bardziej temperatur ujemnych.

Według trzeciej zasady termodynamiki, zero absolutne jest nieosiągalne. Temperaturę określamy dla stanu równowagi, a więc ściśle mówiąc temperatury ujemne nie moga istniec, gdyż nie odpowiadałyby stanowi równowagi. Czasem jednak można w przybliżeniu rozważać pojęcie temperatury ujemnej w odniesieniu do wybranych stanów układu fizycznego, na przykład w ośrodku roboczym lasera.

Przy okazji warto zauważyć, że skoro fotony promieniowania reliktowego stygną już ponad 13 miliardów lat, musielibyśmy bardzo długo żyć, żeby zaobserwować spadek ich temperatury!