И если да, то кто ее носитель?
ОТВЕТ
Возьмем стальной газовый баллон и представим, что мы выкачиваем из него весь газ так, что внутри не остается ни одной молекулы. Этого никогда не удавалось достичь на практике, но теоретически мы можем представить себе нечто подобное. Можем ли мы тогда сказать, что в цилиндре существует вакуум?
Если стенки цилиндра имеют ненулевую температуру, они все равно будут излучать тепловые фотоны, соответствующие этой температуре, поэтому внутренняя часть цилиндра будет заполнена фотонами. Поэтому внутри не будет настоящего вакуума.
Теперь представьте, что мы охлаждаем стенки цилиндра до температуры абсолютного нуля. Температура точно абсолютного нуля никогда не может быть достигнута на практике, но мы можем теоретически представить стенки цилиндра с полностью неподвижными атомами, таким образом, при температуре абсолютного нуля. Тогда внутри не будет тепловых фотонов.
Затем нужно подумать о космических нейтрино и гравитонах, которые свободно проникают внутрь цилиндра и делают вакуум внутри не идеальным. Практически от них невозможно защититься, но теоретически мы можем представить себе мир, в котором нет космических нейтрино и гравитонов.
Таким образом, в таком воображаемом мире мы имеем цилиндр, внутри которого нет ни одной частицы - там действительно идеальный вакуум.
Теперь давайте подумаем о температуре. В кинетической теории газов она пропорциональна средней кинетической энергии частиц. Поэтому нам нужно разделить полную энергию частиц на число частиц. В случае идеального вакуума это деление нуля на ноль, а значит, неопределенная величина. Поэтому мы должны либо принять, что температура вакуума не определена, либо попытаться определить ее практически, вставив термометр в наш цилиндр.
Предположим, что теплоемкость термометра очень мала по сравнению с теплоемкостью стенок цилиндра. Термометр, который изначально имеет ненулевую температуру, начнет излучать тепловые фотоны, отдавая энергию, поэтому его температура будет падать. Стенки цилиндра получат эту энергию, но их температура увеличится очень незначительно, из-за нашего предположения о большой теплоемкости стенок цилиндра.
В конце концов, температура системы установится на очень низком уровне. Поэтому термометр будет измерять температуру, очень близкую к абсолютному нулю.
Комментарии
Отправить комментарий