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絶対零度って、摂氏でいうところの-273.15℃ですが、この温度を実際に作り出して確認したことってあるんでしょうか?
それとも、あくまで机上で導き出される数値でしょうか?
絶対零度が-273.15℃なのは間違いないでしょうが、実験装置か何かでこの温度を作ってみたりできるのでしょうか?

また、-273.15℃より低い温度というのはこの世に存在しないという見解で正しいでしょうか?
この広い大宇宙から粒子にいたるまで、”-274℃”というのは存在しないということでしょうか?

A 回答 (8件)

現在、マイクロスケールで達成されているのはレーザー冷却などを組み合わせてナノケルビン(絶対零度から10億分の数度高い状態)オーダーです。

今後、これに蒸発冷却を取り入れてもう一つオーダーを避ける試みが行われているところです。
巨視的スケールだと、断熱庄司によってミリケルビンオーダー(1/1000度)が限界ではないかと

絶対零度の達成は理論的にあり得ませんが、定義から計算することは可能です。

こういう話を簡単に纏めた本としては、ブルーバックスの「極限の科学」がぶっちぎりでおすすめ、質問者の疑問がほとんど書いてあります。
http://www.bookclub.kodansha.co.jp/bc2_bc/search …
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 人間の知っている範囲では、絶対零度のものは発見されたことはありません。

まず、温度とは物質の分子や原子の振動であるということは確認しておきたいと思います。真空の温度については、そこにある温度の物体を置いて、その物体の温度が上がりも下がりもしなければ、それがそこの真空の温度だということにしておきます。

 一時期、理論的にはブラックホールの表面である事象の地平面(ブラックホールの中心からシュワルツシルト半径の球面)は、絶対零度であるとされたことがあります。事象の地平面では、時間が止まっています。時間が止まっているのだから、そこに物質があっても、分子も原子も振動できません。振動がない、つまり絶対零度です。
 しかし、ホーキング博士が、ブラックホールの事象の地平面からは、ホーキング輻射と名付けられた、光の放射があることを証明しました。光が出てくるなら、温度があります。低い温度の物でも赤外線が出ています。温度が絶対零度でなければ、赤外線よりずっとずっと振動数は小さい(波長が長い)けれども、光が出ます。そのため、ブラックホールの表面ですら、絶対零度ではなくなってしまいました。

 基本に戻って、熱力学です。熱力学の絶対的な原理の一つに「熱は低温源から高温源に移動し、逆は起こらない」というものです。そして、絶対零度は、それ以上低い温度がないという究極の低温です。単純に何か絶対零度以上の温度の物体(高温源)を絶対零度にしようとすれば、その熱を絶対零度の低温源に移動させるしかありません。
 あれ? 絶対零度を作るのに、絶対零度の低温源持ち出しちゃ駄目じゃん!

 考え方を変えましょう。冷蔵庫やクーラーは低温源がなくても、物や部屋を冷やせます。それを単純に言うと、断熱膨張というものを利用しているです。熱の出入りを断って、密閉した気体を無理やり膨張させれば、気体の温度は下がります。でも、それで絶対零度を作ろうとすると、無限大の膨張になってしまいます。無限大は数ではないため、数(数式を含む)に頼る物理学では、破たんします。つまり、できない相談になります。

 では、どうしても駄目なのか? いや、そうではありません。統計力学という物理学があります。かなり、へんてこなことを言う物理学です。代表的な例が、「やかんに水(当然絶対零度ではない)を入れ、コンロの火にかけると、温度が上がるどころか、みるみるやかんの水が凍っていくことはあり得る」というものです。

「あり得る」であって「必ずそうなる」でないことは、もちろんです。そうなるのは、非常に小さい確率ではあるが0%ではない、ということです。

 その確率の小ささと言ったら、「水をいれたやかんとコンロを銀河系いっぱいに並べて、1億年コンロの火を点けっぱなしにしても、(水が蒸発しないとして)一つたりともそうなることはないだろう」というくらいのものです。

 しかし、確率が0%でないことも確かです。統計力学からいうと、熱力学は非常に高い確率で成り立つ理論であって、完全無欠ではない、と主張するわけです。ですから、途方もなく大きくて長い歴史を持つこの宇宙のどこかでは、低温の物体が高温の物体に熱を移動させて、過去に絶対零度が存在したかもしれないし、今どこかであるのかもしれないし、将来もどこかで起こり得るでしょう。

 この他の話として、まあ与太話に近いのですが、無限大よりさらに高温、ということを考えると、絶対零度より低い温度が、数式的にはあり得るそうです(教えてくれた人は、ちゃんとした物理学者ですが、その数式を見せてくれませんでした)。
 ただ、これは無限大まで行くことが無理なのに、更にそれを上回るわけですから、人間にはできない相談でしょう。ただ、理論的にはあり得るということは確かなようです。
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絶対零度は絶対に作れません。


ある面、光と同じ速度になれないのと似た話です。

学者間では、絶対零度にいかに近い温度を作るのか競争をしています。
今のところ約20億分の1度のようです。

http://mimizun.com/log/2ch/newsplus/1063329527/
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物質の温度を上げると、固体から液体に変わり、液体から気体に変わり、もっと温度を上げるとプラズマという、物質を構成する分子や原子が、原子核と電子にわかれるようになります、さらに温度を上げると分子や原子が壊れてより小さな単位になります、つまり、物質の温度を上げると物質はどんどん小さな単位に分解していき体積が膨張して行くのです。



(こう言う定義はあっているかは分かりませんが)では温度を下げて-273.15℃つまり0Kより温度がもし下がったら、もし温度にマイナスという概念があったら、温度を上げたときとは逆のことが起きるのかもしれません、つまり温度を上げると物質がどんどん小さな単位に分解して気体のように体積が膨張していくとするなら、逆に温度がマイナスになると、物質が物質の中心に向かってどんどん物質の体積が収縮していき密度が上がっていき、やがてブラックホールのようになるのかもしれません。。


つまり、仮に、温度上昇が単純に斥力(物質どうしが互いに退け合う力)だとしたら、
マイナスの温度は、引力(物質どうしが互いに引き合う力)なのかもしれません。。
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#2のお答えは「定義」を無視しているので、光速より速く走って時間が反転しない類の想像力しかないですね。



絶対零度、チャレンジしているグループは結構多いし、応用もありそうだが、何しろ液体窒素を膨大な量消費しながら仕事をするので、結構お金がかかります。

でも、液体窒素って「○○のおいしい水」と同じ値段なので、かなり近づけるでしょう。

なお原則、#3のお答えのように、到達は不能です。
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絶対零度は,実際に作り出して確認したことはないと思います.



「熱力学第三法則」または,「ネルンストの定理」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E5%8A%9B% …

によれば,絶対零度を作り出すことが,現在の人類には出来ないことになります.

人類の科学が現在より遙かに進歩し,何か別の物理学的・科学的な発見,発明が成されれば変わって来るかも知れませんが・・・.
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絶対零度はまだ確認できてません。


今のところ机上の空論です。

この広い宇宙にはマイナス1000度という温度の星があるかもしれません。
人間の知恵で絶対と言うことはありえません。
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温度というのは、物質がどのくらい振動しているかを、


わかりやすく表記するための基準でも有ります。

絶対零度とは、ごく微細な振動も含め、
あらゆる物質が、まったく振動をしないゼロエネルギーとも、
言い換えることができます。

太陽系内惑星の中でも外郭のものの夜側は、
絶対零度までは行かなくても、かなり近づくそうです。
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