【भौतिकी पर बातचीत】 गैस के अणु, लगातार ऊष्मीय गति करते रहते हैं।

ब्राउनियन गति – क्या ब्रह्मांड को अणुओं से मिलकर बना हुआ कहा जा सकता है? क्या यह परमाणुओं, फोटॉनों, न्यूट्रॉनों जैसे कणों, साथ ही डार्क मैटर एवं डार्क एनर्जी से ही बना है?

अणु, परमाणुओं से बने होते हैं। परमाणु, परमाणु-नाभिक एवं नाभिक के बाहर स्थित इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं। परमाणु-नाभिक, प्रोटॉनों एवं न्यूट्रॉनों से बना होता है।

यह पर्याप्त सटीक नहीं है। परमाणु के नाभिक में केवल प्रोटॉन ही हो सकते हैं (H11 – हाइड्रोजन)।

　निरपेक्ष शून्य (Absolute Zero), थर्मोडायनामिक्स में सबसे कम तापमान है; लेकिन यह केवल एक सैद्धांतिक न्यूनतम मान है। थर्मोडायनामिक तापमान मापन प्रणाली की इकाई केल्विन (K) है। निरपेक्ष शून्य तापमान, केल्विन तापमान मापन प्रणाली के अनुसार ही परिभाषित किया गया है। 0 केल्विन, ग्रेडुस सेल्सियस मापन प्रणाली के अनुसार, लगभग -273.15 डिग्री सेल्सियस के बराबर है। इस तापमान पर, पदार्थों के अणुओं में कोई गतिज ऊर्जा नहीं होती; लेकिन उनकी स्थितिज ऊर्जा शून्य नहीं होती। इसलिए, इस तापमान पर पदार्थों की आंतरिक ऊर्जा शून्य नहीं होती। किसी पदार्थ का तापमान, उसके आंतरिक परमाणुओं, अणुओं आदि की गतिज ऊर्जा पर निर्भर होता है। मैक्सवेल-बोल्ज़मैन वितरण के अनुसार, कणों की गतिज ऊर्जा जितनी अधिक होती है, पदार्थ का तापमान उतना ही अधिक होता है। सैद्धांतिक रूप से, यदि कणों की गतिज ऊर्जा क्वांटम यांत्रिकी के न्यूनतम स्तर तक पहुँच जाए, तो पदार्थ निरपेक्ष शून्य तापमान तक पहुँच जाता है; इससे अधिक नीचे जाना संभव नहीं है। हालाँकि, निरपेक्ष शून्य वह सबसे कम तापमान है जिसे प्राप्त करना असंभव है; प्रकृति में तापमान को केवल असीमित रूप से ही उसके निकट लाया जा सकता है। यदि ऐसा हो जाए, तो सभी चीजें गति के सबसे निम्न स्तर तक पहुँच जाएँगी। क्योंकि किसी भी स्थान में अवश्य ही ऊर्जा एवं ऊष्मा मौजूद रहती है, एवं ये लगातार आपस में परिवर्तित होती रहती हैं; ये कभी नष्ट नहीं होतीं। इसलिए, निरपेक्ष शून्य तापमान अस्तित्व में ही नहीं है; जब तक कि उस स्थान में शुरू से ही कोई ऊर्जा/गर्मी ही न हो। निरपेक्ष शून्य तापमान पर, परमाणुओं एवं अणुओं में क्वांटम सिद्धांत द्वारा निर्धारित न्यूनतम ऊर्जा होती है। 　　निरपेक्ष शून्य तापमान, आदर्श गैसों द्वारा पालन किए जाने वाले नियमों (अर्थात् आदर्श गैस समीकरण, pV = mRT/M = mrT, जहाँ R = M/V) के आधार पर, विस्तारण विधि के द्वारा निर्धारित किया जाता है। इस तरीके से, जब तापमान -273.15℃ तक गिर जाता है, तो गैस का आयतन शून्य हो जाता है। यदि आणविक गति सिद्धांत के दृष्टिकोण से देखा जाए, तो आदर्श गैस के आणविकों की औसत गतिज ऊर्जा तापमान T द्वारा निर्धारित होती है। इस प्रकार, निरपेक्ष शून्य तापमान को “वह तापमान” कहा जा सकता है, जब आदर्श गैस के आणविकों की गति रुक जाती है। ऊपर दी गई दोनों बातें केवल आदर्शवादी तर्क ही हैं। वास्तव में, सभी वास्तविक गैसें, जब तापमान -273.15℃ के निकट होता है, तो स्पष्ट रूप से क्वांटम गुण दिखाने लगती हैं; ऐसी स्थिति में गैस पहले ही तरल या ठोस अवस्था में आ चुकी होती है। संक्षेप में, गैस अणुओं की गति अब शास्त्रीय भौतिकी के थर्मोडायनामिक सांख्यिकीय नियमों का पालन नहीं करती। बड़ी संख्या में प्रयोगों, एवं क्वांटम यांत्रिकी से प्राप्त सिद्धांतों के आधार पर यह पता चला है कि पूर्ण शून्य तापमान के निकट, अणुओं की गतिज ऊर्जा एक निश्चित मान तक पहुँच जाती है। इस निश्चित मान को “शून्य-बिंदु ऊर्जा” कहा जाता है। इसका अर्थ है कि पूर्ण शून्य तापमान पर, अणुओं की ऊर्जा शून्य नहीं होती, बल्कि यह एक बहुत ही छोटे मान के रूप में होती है। इसका कारण यह है कि सभी कण, ऊर्जा की संभावित सबसे निम्न स्थिति में हैं; अर्थात् सभी कण आधार अवस्था में हैं।

……डूनियांग पर जवाब मौजूद है……

सीखा गया कि गैस के अणु, लगातार ऊष्मीय गति करते रहते हैं; इन गतियों की ऊर्जा, किसी ऊष्मा स्रोत से प्राप्त होती है। प्रकृति में तापमान, निरपेक्ष शून्य के बहुत करीब ही हो सकता है। निरपेक्ष शून्य तापमान अस्तित्व में ही नहीं है। निरपेक्ष शून्य तापमान पर भी, अणुओं की ऊर्जा शून्य नहीं होती; बल्कि उसका मान बहुत ही कम होता है।

ब्लैक होल सिद्धांत के अनुसार, पूर्ण शून्य तापमान पर भी अणु गति नहीं करते। तो क्या ब्लैक होल केवल फोटॉनों के लिए ही उपयुक्त है?