【Fizik Sohbetleri】Gaz molekülleri durmaksızın termal hareketler yapar

Brownian hareketi: Evrenin moleküllerden oluştuğu söylenemez, değil mi? Atomlar, fotonlar, nötronlar gibi parçacıklar ile karanlık madde ve karanlık enerjiden oluşmuyor mu?

Moleküller atomlardan oluşur. Atomlar ise çekirdek ve çekirdek dışı elektronlardan oluşur. Çekirdek ise protonlar ve nötronlardan oluşur

Yeterince titiz değil. Atom çekirdeği yalnızca protonlardan (H11 protiyum) oluşabilir

　Mutlak sıfır, termodinamikteki en düşük sıcaklıktır, ancak yalnızca teorik bir alt sınırdır. Termodinamik sıcaklık ölçeğinin birimi Kelvin’dir (K). Mutlak sıfır ise Kelvin sıcaklık ölçeği (kısaca Kelvin ölçeği, K olarak gösterilir) tarafından tanımlanan sıfır noktasıdır. 0K, santigrat ölçeğinde eksi 273,15 santigrat dereceye eşittir; yani 0 Kelvin’dir. Bu sıcaklıkta, cisimlerin moleküllerinin kinetik enerjisi yoktur, ancak potansiyel enerjileri sıfır değildir. Dolayısıyla bu durumda cismin iç enerjisi de sıfır değildir. Bir maddenin sıcaklığı, içindeki atomlar, moleküller ve diğer parçacıkların kinetik enerjisine bağlıdır. Maxwell-Boltzmann dağılımına göre, parçacıkların kinetik enerjisi ne kadar büyükse, maddenin sıcaklığı o kadar yüksek olur. Teorik olarak, bir parçacığın kinetik enerjisi kuantum mekaniğinin en düşük seviyesine indiğinde, madde mutlak sıfıra ulaşır ve daha da düşemez. Ancak mutlak sıfır, ulaşılamayacak en düşük sıcaklıktır ve doğadaki sıcaklıklar yalnızca ona sonsuz bir şekilde yaklaşabilir. Eğer ulaşılırsa, o zaman her şey hareketin en düşük biçimine ulaşacaktır. Çünkü her uzayda mutlaka enerji ve ısı bulunur ve bunlar birbirlerine sürekli dönüşerek yok olmazlar. Dolayısıyla mutlak sıfır diye bir şey yoktur, tabii ki o uzay baştan itibaren hiç enerji ve ısı içermiyorsa. Mutlak sıfırda, atomlar ve moleküller kuantum teorisinin izin verdiği en düşük enerjiye sahiptir. 　　Mutlak sıfır, ideal gazların uymak zorunda olduğu yasalara (yani ideal gaz durum denklemi, pV=mRT/M=mrT, r=R/M) dayanarak dışa doğru genişletme yöntemiyle elde edilir. Bu yöntemle, sıcaklık -273,15°C’ye düştüğünde gazın hacmi sıfıra iner. Moleküler kinetik teorisinin bakış açısından, ideal gaz moleküllerinin ortalama translasyonel kinetik enerjisi sıcaklık T tarafından belirleniyorsa, mutlak sıfır da “ideal gaz moleküllerinin hareketini durdurduğu sıcaklık” olarak ifade edilebilir. Yukarıdaki iki görüş de sadece ideal bir akıl yürütmedir. Aslında, tüm gerçek gazlar sıcaklık -273,15℃’ye yaklaştığında belirgin kuantum özellikleri gösterir; bu aşamada gaz çoktan sıvı veya katı hale gelmiştir. Kısacası, gaz moleküllerinin hareketi artık klasik fiziğin termodinamik istatistik yasalarına uymamaktadır. Birçok deney ve kuantum mekaniği ile düzeltilmiş teoriler aracılığıyla, mutlak sıfıra yakın bölgelerde moleküllerin kinetik enerjisinin sabit bir değere yaklaştığı tespit edilmiştir; bu ekstrem değere sıfır noktası enerjisi denir. Bu, mutlak sıfırda moleküllerin enerjisinin sıfır olmadığını, bunun yerine çok küçük bir değere sahip olduğunu gösterir. Bunun nedeni, tüm parçacıkların enerjinin alabileceği en düşük durumda olmasıdır; yani tüm parçacıklar temel durumdadır.

......Du Niang’da cevap var.......

Öğrendik ki, gaz molekülleri durmaksızın ısısal hareketler yapar ve bu hareket enerjisi bir ısı kaynağından gelir. Doğadaki sıcaklık, mutlak sıfıra sadece sonsuz yakınlıkta olabilir. Mutlak sıfır diye bir şey yoktur; mutlak sıfırda bile moleküllerin enerjisi sıfır değildir, bunun yerine çok küçük bir değere sahiptir.

Kara delik ilkesine göre, mutlak sıfırda moleküller de hareket etmez; o zaman kara delikler yalnızca fotonlar için uygun olabilir mi?