絶対零度を超える別世界はないのか？

Question

現在の地球人が考える温度は-273.15＜零度＜∞だと物理学的に考えられているが、
絶対零度を超える温度は何処のも無いのか？
昔から素朴な疑問として思っていたがいまだに納得いく回答は知らない課題で、
「上限温度がプラス数千億度とか高い温度が宇宙に存在（巨星崩壊）するのに、
何故低い温度は-273.15と僅かマイナス２桁しかないのか？」
上限同様マイナスｘｘｘ億度とかあっても不思議ではないのにと幼いころから思っていた。
今まで宇宙空間にはなにも無い！と思われていたがエーテルなる物が存在するのではないか？
と囁かれているから、今の人間が知らないだけで何処かの知的宇宙人は知っているってことは、
考えられまいか！
例え話で悪いが、「反物質世界では○○の事象で絶対零度を超えるかも・・」とか！
ブラックホールの中では光（最高エネルギー）でさえ抜け出せないのだから・・ホワイトホールでは・・
過去の物理学者は最初ものの最小は原子（ATOM)と考えていたが後に陽子と電子から構成
されていると知り、さらに陽子は複数の素粒子から構成と知り、さらに素粒子はニュートリノから
構成されてると変わって来たのだから、今は常識でも未来では非常識かもしれません。
（仮説でも構わない）回答を待ってます！

Nakay702 · Accepted Answer

温度の発生源は原子の、素粒子やニュートリノの運動ですから、その動きが止まれば温度は極限低音に達するわけで、それが絶対零度ですよね。ところで、宇宙背景放射2.75°Ｋは、この宇宙全体の平均温度に近い数値かも知れない、と私は考えています。恒星やブラックホール内部のように何万・何億度というような高温域もあるけれども、この宇宙空間では、例えば、宇宙の泡構造の広大なボイドの部分などに0°Ｋに近いところがあるに違いありません。
　現代天文学によれば、宇宙は現在加速膨張しているそうですが、同時にこれは「断熱膨張」であると言われます。ということは、宇宙が「独立空間」である、ということで、したがって膨張するに従って冷えていくということに他なりませんね。そして、宇宙全体が0°Ｋになった時、あるいは、フェルミ粒子もボーズ粒子も、つまり、すべての粒子の運動が停止して「宇宙が死んだ」時、宇宙のすべてが活動を停止することになりますね。しかし、その状態が永遠に固まってしまうのでしょうか。私にはそうは思われません。
　というのも、すべての粒子の運動が停止しても、宇宙のすべてのエネルギーがなくなったわけではない、と思うからです。重力・電磁力・強い力・弱い力の４つの力のうち、後者の３つは消滅するけれども、重力だけは消えないと推測できます。それは別の見方をすれば、引力であり位置エネルギーですので、きっと広大な宇宙が一瞬停止した後、粒子同士が互いに引力を及ぼしあって、収縮が始まるのではないかと推測されます。始めゆっくりした収縮運動が次第に速くなっていって、つまり、現在の加速膨張とは間逆の加速収縮となり、ついにはビッグクランチへ、「次世代」のインフレーションとビッグバンが引き起こされる…。
　さて、お尋ねの「絶対零度を超える別世界はないのか？」に対する私の回答としては、「宇宙は膨張に伴ってどんどん冷えていき、絶対零度に達すると、（それより下がることはなく）加熱に転じることになる」と推測しています。どのくらい高温になるか。全米スパコン応用センター所長だったラリー・スマーのビッグバン・シュミレーションによると、ビッグバンの瞬間から10のマイナス36秒後の宇宙の温度は、「百兆度の百兆倍」とのことです。この報告を借用して、結論を申しあげます。
　「宇宙を超長期的にみると、その温度は、大きさの変動に伴って、絶対零度と百兆度の百兆倍くらいの温度との間を変動する。絶対零度以下になることは考えられない。」…以上、です。

Nakay702 · Answer

「お礼」への書き込みをありがとうございました。ほとんど回答になっていませんが、以下のとおりご返信いたします。

＞楽しく回答読ませて貰い有難う御座います。
＞さすがBest Anser50%超えの人は知識豊富ですね！　（私はまだ40％弱です。）
＞ＡＮＯ７さんが参考ＵＲＬを記載してくれて内容を見たら私の問いに明確な回答が有りました。
＞優秀頭脳をお持ちの貴方なら下記の記事は度の様に思われますか？
http://wired.jp/2013/01/08/scientists-create-negative-temperature-system/
http://d.hatena.ne.jp/active_galactic/20130203/1359883726
http://1000nichi.blog73.fc2.com/blog-entry-2555.html

⇒参考ＵＲＬを添付してくださり、ありがとうございました。資料をまだ十分には拝見しておりませんので、中間報告的に私の感想を申しあげます。

この世には分からないことがいっぱいありますが、せっかく添付していただいた資料も、正直、門外漢の私にはかなり難解、というより、ちんぷんかんぷんに近いです。ただ、ドイツのマックス・プランク研究所が実証した「絶対零度より低い温度は存在する」を拝見しながら、宇宙に遍在する「ゆらぎ」や「パリティの非保存」や「偏分布」などとの関係を考えてしまいました。
　唐突な話から入りますが、自然界のアミノ酸は通常左旋性（Ｌ）です。「圧力をかけて」右旋性（Ｒ）のものを作り出すことはできますが、自然状態ではできず、地上のいかなる生物もこれを利用しません。（＝広義の「パリティ非保存」の結果としての「偏分布」とみなすことができると思います）。

何らかの理由で、一つのエネルギー形態が別の形態に移るとき、ある種の「かけら」を放出しながらエネルギー順位のより低い別の形態に移る場合と、電荷などが違うだけの「双子」が対になって生成される場合とがありますね。前者の例としては、電子と陽子が衝突した場合にニュートリノを放出して中性子ができる場合などがあり、後者の例としては、二個のフォトン同士が衝突するとクオークと反クオークの対ができることなどがあげられます。「ゆらぎ」→「パリティの非保存」の結果、反クオーク（反物質のもと）が消滅して、その結果クオークのみの「偏分布」となり、今我々はクオーク（物質）の世界に住んでいます。（アミノ酸の例と同じく、実験的に「圧力をかけて」反物質を作ることができますが、一瞬にして崩壊してしまいます）。
　この後者の、二個のフォトンからクオークと反クオークの対ができる例は「対生成」と言われるものですが、上で見たとおり、この対は通常、生成の一瞬後には「対消滅」してしまいます。（常に、「自然状態」もしくは「手を離した状態」に戻ろうとする仕組みによるのだろうと思います）。ブラックホール周辺の、いわゆる「シュバルトシルド半径」あたり（＝臨界部付近）では、この種の「対生成と対消滅」が頻繁に生起するそうですね。（ブラックホールによって何らかの「圧力を受けて」生起するものと考えられます）。
　一般に何かが変化する場合、臨界部付近では不安定性がつきものです。例えば、舞台は違いますが、水の位相は０℃や100℃のあたりで氷や蒸気の位相と接していますが、温度変化が変化してそこに達しても、よく過飽和状態の部分がありますね。これも、ある種の「ゆらぎ」現象のようなものであり、臨界部付近では一時的・部分的に水と氷、水と蒸気が混ざりますが、外部からの冷却や加熱という「圧力」がなくなれば、早晩区分明快な「自然状態」に落ちつきます）。

マックス・プランク研究所などの「低音気体による実証」の場合、原子10万個程度を「真空チャンバ内で」冷却して、「プラス十億分の数ケルビンまで温度を下げ」、この「極低温の」原子ガスをレーザービームを用いた光学トラップで捕獲する。「超高真空条件下」であるため、原子は周囲環境から熱的に完全に遮断される。…こうして「与えられた全エネルギーの上限境界に原子を持っていく」…。
　以上のカギカッコ内はすべて「圧力」の類ですね。その結果、「マイナス十億分の数ケルビン（小さ！）という温度が実現される」。（これすなわち、「臨界部付近」で生じる凸凹の１つであり、「ゆらぎ」のうちであり、「圧力をかけて本性をねじ曲げた結果」ほんの一瞬、かすかに観測される極めて不安定な状態ですね。
　とはいえ、「絶対零度を超える別世界が、一瞬なりとできた」ことには違いないと思います。ただし、これはすぐ元へ戻りますので、「物理定数異常なし」ではありますが。ふつう、「定常」とされる「物理定数」の多くが、「臨界部付近」に誘導した後それに見合う「圧力」をかけることによって、「ゆらぎ」を起こさせたり、逸脱状態へ追いやることができるのではないか、と推測されます。しかし、あくまで一時的状態で、「圧力」を解けば、速やかに本来の「自然状態」に戻るものとも考えられます。

結論
（１）特定条件下ではあっても、ともかく「絶対零度を超える別世界はあった」。
（２）しかし、絶対零度が0°Ｋ＝-273.15℃であるという「物理定数は、微動だにしない」。

以上、再伸まで。

ibm_111 · Answer

負温度で検索すればたくさん出てきますけれども
何も宇宙人など持ち出さなくても大丈夫です。
https://www.google.co.jp/search?client=ubuntu&channel=fs&q=%E8%B2%A0%E6%B8%A9%E5%BA%A6&ie=utf-8&oe=utf-8&hl=ja

TXV12003 · Answer

No.3です。

>別世界で「最低温度ー２７３．１５℃より更に低い温度は何処かに存在するか？」と表現すればよかったですね！

いえ、それもちょっと違います。

ご質問での問いかけは「完全に停まっている車よりも遅い車はあるか？」という問いかけと同じなのです。（車がバックしたらマイナス速度だろとか、慣性系の話はここでは除外します）

仮に反物質で構成された世界であっても、絶対零度は零度なのです。
絶対０度が、摂氏-273.15度である理由は、あくまでも人間の都合なのです。もし摂氏０度を水の沸点と定義してある世界（国）があるとしたら、その世界（国）では-373.15度となります。

ORUKA1951 · Answer

いえいえ、絶対零度の定義上ありえないのです。
-10_______-3__-2__-1___0___1___2___3________10____
という直線を考えて、物質が振動している度合いが温度ですから、0Kのときは振動ゼロですが、マイナス側に行っても、それは振動が大きくなる＝温度が上昇になっちゃう。
　言い換えれば
|-10|_____|-3|__|-2|__|-1|___|0|___|1|___|2|___|3|________|10|____
ということ||は絶対値。

TXV12003 · Answer

絶対零度は完全停止状態ですから、停止しているものを更に停止することができないだけです。

「絶対零度の値が間違っているかも知れない」という仮説なら科学的な発言ですが、
「絶対零度より低い温度があるかも知れない」という仮説は、日本語としておかしいです。

manno1966 · Answer

> 絶対零度を超える温度は何処のも無いのか？
現在のところ、想定されていないだけですね。
無いと言える証拠もありません。

> 僅かマイナス２桁しかないのか？」
３桁の間違いでは？という突っ込みは野暮ですね。
単純に、水の融点を０度、沸点を１００度と、定義しているからですね。
アメリカなどで使われるファーレンハイト度で表せば －459.7 °Fですし、鉄の融点を基準とすれば、－１０００度以下となり、４桁の数字になります。
また、－273.15 ℃を基準とすれば、0 K度で、１桁ですね。
そこに拘る事に意味はないと思われます。

光速を超える宇宙船の作成は不可能といわれますが、小説や漫画にはワープなどと言うのは普通に登場します。
絶対零度より低い温度がこのような作品に登場しないのは、「絶対零度」という語感・語彙が原因でしょう。
それより低い温度を創造して、より語感・語彙が良い言葉で名称が付けられたら、同じように登場すると思います。

光速の話をしましたが、タキオン粒子という、光速を超える、虚数の性質を持つとされています。
同じように、温度的に虚数の性質を持つ粒子を基準にすれば、絶対零度を超える世界を構築する理論を作ることも出来るかもしれません。

ultraCS · Answer

絶対零度というのは熱エネルギーゼロの状態です。ですから、熱エネルギーがマイナスであれば絶対零度以下という温度を定義することは出来ますが、負の質量と同じで思考的には可能ですが、観測する手段がありません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B2%A0%E6%B8%A9%E5%BA%A6

絶対零度を超える別世界はないのか？

温度の発生源は原子の、素粒子やニュートリノの運動ですから、その動きが止まれば温度は極限低音に達するわけで、それが絶対零度ですよね。

「お礼」への書き込みをありがとうございました。

負温度で検索すればたくさん出てきますけれども

No.3です。

いえいえ、絶対零度の定義上ありえないのです。

絶対零度は完全停止状態ですから、停止しているものを更に停止することができないだけです。

> 絶対零度を超える温度は何処のも無いのか？

絶対零度というのは熱エネルギーゼロの状態です。

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