ज्ञात ब्रह्मांड में सबसे गर्म तापमान क्या है, और क्या हम इसे प्राप्त कर सकते हैं?

हम अपने ब्रह्मांड के बारे में जो जानते हैं, उससे सबसे ठंडा संभव तापमान ‘निरपेक्ष’ शून्य डिग्री केल्विन, या -273.15 डिग्री सेल्सियस (-459.67 डिग्री फ़ारेनहाइट) है। लेकिन सबसे गर्म संभव तापमान के बारे में क्या?

भौतिकी इस बारे में थोड़ी अस्पष्ट है कि पूर्ण रूप से गर्म का सबसे गर्म कैसा दिखता है, लेकिन सैद्धांतिक रूप से बोलते हुए, ऐसा कुछ करता है – या कम से कम, किया – एक बार अस्तित्व में है। इसे कहा जाता है प्लैंक तापमानलेकिन, जैसा कि जीवन में हर चीज के साथ होता है, यह भी इतना आसान नहीं है।

वैसे भी तापमान क्या है?

तापमान के बारे में सोचते समय पहली बात जो दिमाग में आती है, वह हो सकती है कि किसी वस्तु में कितनी गर्मी है। या, उस बात के लिए, शामिल नहीं है।

गर्मी, या तापीय ऊर्जा, व्याख्या का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। गर्मी के बारे में हमारी सहज समझ यह है कि यह उच्च तापमान वाले स्रोतों से कम तापमान वाले स्रोतों में प्रवाहित होती है, जैसे कि चाय का भाप वाला प्याला जब हम उस पर फूंक मारते हैं।

भौतिकी के संदर्भ में, थर्मल ऊर्जा एक प्रणाली में यादृच्छिक आंदोलनों के औसत की तरह है, आमतौर पर परमाणुओं और अणुओं जैसे कणों के बीच। दो वस्तुओं को अलग-अलग मात्रा में तापीय ऊर्जा के साथ स्पर्श करने के लिए पर्याप्त पास रखें, और यादृच्छिक गति तब तक संयोजित होगी जब तक कि दोनों वस्तुएं संतुलन में न हों। ऊर्जा के रूप में, ऊष्मा को जूल की इकाइयों में मापा जाता है।

तापमानदूसरी ओर, का वर्णन करता है ऊर्जा अंतरण गर्म से ठंडे क्षेत्रों तक, कम से कम सैद्धांतिक रूप से। इसे आमतौर पर केल्विन, सेल्सियस या फ़ारेनहाइट जैसी इकाइयों में एक पैमाने के रूप में वर्णित किया जाता है। एक मोमबत्ती की लौ में हिमखंड की तुलना में उच्च तापमान हो सकता है, लेकिन इसकी गर्म बत्ती में तापीय ऊर्जा की मात्रा जमे हुए पानी के पहाड़ के खिलाफ रखने पर ज्यादा फर्क नहीं पड़ने वाली है।

तब वास्तव में निरपेक्ष शून्य क्या है?

परम शून्य एक तापमान है, इसलिए यह तापीय ऊर्जा के सापेक्ष हस्तांतरण का एक उपाय है। सिद्धांत रूप में, यह तापमान पैमाने पर एक बिंदु को चिह्नित करता है जहां थर्मोडायनामिक्स के नियमों के लिए धन्यवाद, सिस्टम से अधिक थर्मल ऊर्जा को हटाया नहीं जा सकता है।

व्यावहारिक रूप से, यह सटीक बिंदु हमेशा के लिए पहुंच से बाहर है। लेकिन हम तांत्रिक रूप से करीब आ सकते हैं: हमें केवल एक प्रणाली के कणों के बीच फैली तापीय ऊर्जा की औसत मात्रा को कम करने के तरीकों की आवश्यकता है, शायद लेजर की मदद से, या सही प्रकार के फ्लिप-फ्लॉपिंग चुंबकीय क्षेत्र।

लेकिन अंत में, हमेशा ऊर्जा का एक औसत होता है जो तापमान को सैद्धांतिक सीमा से एक अंश से ऊपर छोड़ देगा जिसे निकाला जा सकता है।

सबसे गर्म तापमान क्या संभव है?

यदि निरपेक्ष शून्य एक सीमा निर्धारित करता है खींचना एक प्रणाली से तापीय ऊर्जा, यह इस कारण से खड़ी हो सकती है कि हम कितनी तापीय ऊर्जा को एक में धकेल सकते हैं। वहाँ है। वास्तव में, हम किस प्रकार की प्रणाली के बारे में बात कर रहे हैं, इस पर निर्भर करते हुए, कुछ सीमाएं हैं।

एक चरम पर कुछ कहा जाता है प्लैंक तापमानऔर 1,417 x 10 . के बराबर है32 केल्विन (या 141 मिलियन मिलियन मिलियन मिलियन मिलियन डिग्री जैसा कुछ)। यही वह है जिसे लोग अक्सर ‘पूर्ण गर्म’ के रूप में संदर्भित करेंगे। आज के ब्रह्मांड में इस तरह के तापमान के करीब कुछ भी नहीं आता है, लेकिन यह समय के भोर में एक संक्षिप्त क्षण के लिए मौजूद था। एक सेकंड के उस अंश में – प्लैंक समय की एक इकाई, वास्तव में – जब ब्रह्मांड का आकार सिर्फ एक प्लैंक लंबाई के पार था, तो इसकी सामग्री की यादृच्छिक गति लगभग उतनी ही चरम पर थी जितनी इसे मिल सकती थी।

कोई भी गर्म, और विद्युत चुंबकत्व और परमाणु बल जैसे बल गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर होंगे। यह बताते हुए कि यह कैसा दिखता है भौतिकी की मांग है, जिस पर अभी तक हमारी पकड़ नहीं है, जो आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के साथ क्वांटम यांत्रिकी के बारे में जो कुछ भी जानता है उसे एकजुट करता है।

वे भी कुछ बहुत विशिष्ट शर्तें हैं। समय और स्थान फिर कभी इतना सीमित नहीं होगा। आज ब्रह्मांड जो सबसे अच्छा प्रबंधन कर सकता है वह है कुछ ट्रिलियन डिग्री जो हम बनाते हैं जब हम एक कोलाइडर में एक साथ परमाणुओं को तोड़ते हैं।

निरपेक्ष शून्य के विपरीत

लेकिन गर्मी को देखने का एक और तरीका है, जो तापमान के पूरे सवाल को अपने सिर पर ले लेता है।

ध्यान रखें कि थर्मल ऊर्जा एक प्रणाली के कुछ हिस्सों के बीच औसत गति का वर्णन करती है। इसके कणों का एक छोटा प्रतिशत ‘गर्म’ के रूप में अर्हता प्राप्त करने के लिए अराजक रूप से उड़ रहा है।

तो क्या होता है अगर हम इस अवस्था को पलटते हैं और सुस्त की तुलना में कहीं अधिक ज़िप्पी कण होते हैं? यह वही है जिसे भौतिक विज्ञानी उल्टे मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन वितरण कहते हैं, और अजीब तरह से, यह उन मूल्यों का उपयोग करके वर्णित है जो चलते हैं निरपेक्ष शून्य से नीचे.

ऐसा लगता है कि यह अजीब प्रणाली भौतिकी पर नियम पुस्तिका को फेंक देती है। न केवल हम इसे ऋणात्मक से निरपेक्ष शून्य के रूप में मापते हैं, यह तकनीकी रूप से किसी भी सकारात्मक मूल्य से अधिक गर्म है। सचमुच गर्म से काफी गर्म।

आंकड़ों की एक विचित्रता के रूप में, यह ऐसा कुछ नहीं है जो हमें ब्रह्मांड के किसी भी प्राकृतिक कोने में मिलेगा। एक बात के लिए, इसके लिए अनंत मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होगी, और फिर कुछ।

इसका मतलब यह नहीं है कि हम नियमों को थोड़ा मोड़कर ऐसा कुछ नहीं बना सकते। 2013 में जर्मनी में लुडविग-मैक्सिमिलियंस यूनिवर्सिटी म्यूनिख और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ क्वांटम ऑप्टिक्स में भौतिकविदों द्वारा इसका प्रदर्शन किया गया था; हालांकि, उन्होंने बहुत विशिष्ट सेटिंग्स के भीतर परमाणु गैसों का इस्तेमाल किया, जो अपनी ऊपरी ऊर्जा सीमाएं लगाते हैं।

परिणाम इतनी गतिज ऊर्जा वाले कणों की एक स्थिर प्रणाली थे, इसमें और अधिक धक्का देना असंभव हो गया। इस विशेष व्यवस्था का वर्णन करने का एकमात्र तरीका एक तापमान पैमाने का उपयोग करना था जो नकारात्मक केल्विन में चला गया, या निरपेक्ष शून्य से नीचे एक डिग्री के कई अरबवें हिस्से में चला गया।

इस तरह की विचित्र स्थिति सैद्धांतिक रूप से न केवल गर्म स्थानों से, बल्कि ठंडे स्थानों से भी थर्मल ऊर्जा को अवशोषित कर सकती है, जिससे यह अत्यधिक तापमान का एक सच्चा राक्षस बन जाता है।

ब्रह्मांड के इस शैतानी कोने में, एक मशीन 100 प्रतिशत से अधिक दक्षता को दूर करने में सक्षम होगी क्योंकि यह गर्म और ठंडे समान रूप से खिलाती है, थर्मोडायनामिक्स के नियमों पर अपनी नाक को थपथपाती प्रतीत होती है।

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