【حديث عابر عن الفيزياء】 جزيئات الغاز تقوم بحركة حرارية مستمرة دون توقف

الحركة البراونية: ألا يمكن القول إن الكون مكون من جزيئات؟ أليس مكونًا من جسيمات مثل الذرات والفوتونات والنيوترونات، بالإضافة إلى المادة المظلمة والطاقة المظلمة؟

تتكون الجزيئات من الذرات، وتتكون الذرات من النواة والإلكترونات المحيطة بها. أما النواة فهي تتكون من البروتونات والنيوترونات

ليس دقيقًا بما فيه الكفاية. قد يتكون النواة الذرية من بروتونات فقط (H11 هيدروجين-1)

　الصفر المطلق هو أدنى درجة حرارة في علم الديناميكا الحرارية، لكنه مجرد قيمة حدية نظرية. وحدة مقياس درجات الحرارة في الديناميكا الحرارية هي كلفن (K)، والصفر المطلق هو نقطة الأساس التي يتم تحديدها بواسطة مقياس كلفن (يُشار إليه أيضًا باسم مقياس كلفن، ويُرمز له بـ K). يساوي 0 كلفن تقريبًا 273.15 درجة مئوية تحت الصفر، أي 0 درجة كلفن. في هذه درجة الحرارة، لا تمتلك جزيئات المادة طاقة حركية، لكن الطاقة الكامنة ليست صفرًا، ولذلك فإن الطاقة الداخلية للمادة ليست صفرًا أيضًا. يعتمد درجة حرارة المادة على الطاقة الحركية لجسيماتها الداخلية مثل الذرات والجزيئات. وفقًا لتوزيع ماكسويل-بولتزمان، كلما زادت طاقة الحركة للجسيمات، ارتفعت درجة حرارة المادة. نظريًا، عندما تكون طاقة الحركة للجسيمات منخفضة إلى أدنى مستوى في ميكانيكا الكم، فإن المادة تصل إلى الصفر المطلق، ولا يمكن أن تنخفض أكثر من ذلك. لكن، الصفر المطلق هو أدنى درجة حرارة لا يمكن الوصول إليها، ويمكن فقط الاقتراب من درجات الحرارة في الطبيعة إلى حد غير محدود. إذا تحقق ذلك، فإن كل الأشياء ستصل إلى أدنى شكل من أشكال الحركة. لأن أي فضاء يحتوي بالضرورة على طاقة وحرارة، وتتحولان باستمرار إحداهما في الأخرى دون أن تختفيا. لذلك، فإن الصفر المطلق غير موجود، ما لم يكن ذلك الفضاء خاليًا من أي طاقة أو حرارة منذ البداية. عند الصفر المطلق، تمتلك الذرات والجزيئات أدنى طاقة مسموح بها وفقًا لنظرية الكم. 　　درجة الصفر المطلق يتم حسابها باستخدام طريقة التعميم، بناءً على القوانين التي تحكم الغازات المثالية (أي معادلة حالة الغاز المثالي: pV = mRT/M = mrT، حيث R = M). بهذه الطريقة، عندما ينخفض الجوء إلى -273.15 درجة مئوية، سينخفض حجم الغاز إلى الصفر. إذا نظرنا من وجهة نظر نظرية حركة الجزيئات، فإن الطاقة الحركية المتوسطة لجزيئات الغاز المثالي تُحدد بواسطة درجة الحرارة T. وبالتالي، يمكن اعتبار الصفر المطلق “درجة الحرارة التي يتوقف عندها جزيئات الغاز المثالي عن الحركة”. كلا الادعاءين المذكورين أعلاه هما مجرد استدلالات مثالية. في الواقع، تُظهر جميع الغازات الفعلية خصائص كمومية واضحة عندما تكون درجة الحرارة قريبة من -273.15 درجة مئوية، وفي هذه الحالة يكون الغاز قد تحول بالفعل إلى حالة سائلة أو صلبة. باختصار، لم يعد حركة جزيئات الغاز تتبع قوانين الإحصاء الثيرموديناميكي في الفيزياء الكلاسيكية. من خلال عدد كبير من التجارب، بالإضافة إلى النتائج المستخلصة من النظريات المعدلة وفقًا لميكانيكا الكم، يتبين أن طاقة الحركة للجزيئات تصبح ثابتة عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق. ويُطلق على هذه القيمة الثابتة اسم “طاقة النقطة الصفرية”. وهذا يعني أن طاقة الجزيئات عند درجة الصفر المطلق ليست صفرًا، بل تكون لها قيمة صغيرة جدًا. السبب هو أن جميع الجسيمات تكون في أدنى حالة طاقة ممكنة، أي أن جميع الجسيمات تكون في الحالة الأساسية.

......دونيانغ لديها الإجابة.......

تعلمت أن جزيئات الغاز تقوم بحركة حرارية مستمرة، وتأتي طاقة هذه الحركة من مصدر حراري. لا يمكن لدرجة الحرارة في الطبيعة أن تقترب من الصفر المطلق إلا بشكل لا نهائي. الصفر المطلق غير موجود، فحتى في حالة الصفر المطلق، لا تكون طاقة الجزيئات صفرًا، بل تكون لها قيمة صغيرة جدًا.

وفقًا لمبدأ الثقوب السوداء، فإنه حتى في درجة الصفر المطلق، لن تتحرك الجزيئات أيضًا؛ إذًا، هل يمكن للثقوب السوداء أن تستوعب الفوتونات فقط؟