آیا می‌توان بدون محدودیت اجسام را داغ کرد؟
احتمالا تا به حال عبارت صفر کلوین به گوش‌تان خورده است. این دما که برابر با 273.15درجه زیر صفر است؛ بیشترین مقداری است که یک جسم می‌تواند سرد شود. در عمل هیچ‌وقت نمی‌توان به دمای صفر کلوین رسید، بلکه صرفا می‌توان به آن نزدیک شد.
پایین‌ترین دمایی که بشر تا به حال توانسته ایجاد کند 38پیکوکلوین یعنی 0.000000000038 کلوین بوده است. اما آیا ما در گرم‌کردن اجسام هم مانند سرد‌کردن محدودیت داریم؟ در نگاه اول که چنین به نظر نمی‌رسد. برای تبدیل دمای هر چیزی از درجه سانتی‌گراد به کلوین، کافی است عدد دما به درجه سانتی‌گراد را با 273 جمع کنیم تا به کلوین تبدیل شود. برای مثال دمای بدن ما به طور معمول حدود 37درجه سانتی‌گراد یا حدود 310 کلوین است. اما قبل از این که به بحث در مورد محدودبودن یا نبودن اجسام در مورد داغ‌شدن بپردازیم بیایید دمای چند جسم را بررسی کنیم:
دمای یک فنجان چای حدود 80درجه سانتی‌گراد است. دمای مواد مذابی که از زمین بیرون می‌آید حدود 1100درجه سانتی‌گراد است. دمای سطح خورشید به دمای 5500درجه سانتی‌گراد می‌رسد. اما در مرکز آن دما به عدد وحشتناک 15میلیون کلوین می‌رسد. اگر شما بتوانید تنها نوک یک خودکار را در این دما نگه دارید حرارت ایجادشده حدودا تا شعاع 1500کیلومتری تمام افراد اطراف آن را خواهد کشت. این اتفاق حدود پنج میلیارد سال است که در خورشید و نه در ابعاد نوک خودکار بلکه در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر از کره زمین در حال انجام است. اما آیا مرکز خورشید داغ‌ترین نقطه جهان است؟ خیر. در یک انفجار هسته‌ای از نوع همجوشی هسته‌ای، در نقاطی از آن برای لحظات کوتاهی دما به 315میلیون کلوین هم می‌رسد. هنوز می‌توان بالاتر رفت؟ بله! در مرکز ستاره‌هایی که حداقل هشت برابر جرم دارند زمانی که عمر ستاره به پایان می‌رسد دمای مرکز آن تا سه‌میلیارد کلوین هم بالا می‌رود. اما جالب است بدانید که حدود یک میلیارد برابر دمای مرکز چنین ستاره‌ای را انسان در همین کره زمین ساخته است! در «برخورددهنده هادرونی عظیم»(LHC) که سال 2008/1387 اتحادیه اروپا ساخته است و تاکنون قوی‌ترین شتاب‌دهنده ساخته‌شده به دست بشر است، در لحظه برخورد ذرات، دما از دو تا 13میلیارد میلیارد درجه هم می‌رسد. اما آنقدر مدت زمان ایجاد این دما کوتاه و ابعاد آن ناچیز است که مشکلی برای افراد اطراف آن ایجاد نمی‌کند. در نهایت تا کجا می‌توان دمای جسمی را بالا برد؟ قبل از پاسخ به این سوال باید بدانیم اجسام با توجه به دمایی که دارند از خود نور ساطع می‌کنند. اجسام در دمای بدن نوری با طول موج‌هایی بالاتر از حساسیت چشم انسان از خود ساطع می‌کنند و هرچه دمای اجسام بالاتر برود این نورها به محدوده بینایی انسان نزدیک‌تر می‌شود. برای این که به دمایی برسید که چشم انسان بتواند آن را ببیند، جسم باید به نقطه‌ای به نام Draper Point برسد که برابر با 525 درجه سانتی‌گراد است. هرچه جسم داغ‌تر شود طول موجی ساطع‌شده از آن به رنگ‌های آبی‌تر متمایل می‌شود. زمانی که دما به عدد 32 10×1.4 یعنی 141هزار میلیارد میلیارد میلیارد درجه برسد طول موج تابش آن به طول پلانک می‌رسد. این اندازه به قدری کوچک است که بر اساس مکانیک کوانتومی هیچ اندازه‌ای در جهان از این کوچک‌تر وجود ندارد. به نوعی جسم اگر به این دما-که به آن دمای پلانک میگویند-برسد به قدری داغ شده که در صورت داغ‌ترشدن طول موج نوری که ساطع می‌کند به اندازه‌ای می‌رسد که قرار نیست در دنیا وجود داشته باشد. اما اگر جسم به دمای پلانک برسد و ما در این نقطه انرژی بیشتری به جسم بدهیم چه می‌شود؟ بهترین توصیفی که می‌توانیم برای این شرایط به کار ببریم این است که در این نقطه تئوری‌های موجود در علم فیزیک به‌درستی کار نمی‌کند. البته فرضیه‌ای هم وجود دارد که اگر جسمی که به این دما برسد به قدری انرژی در یک نقطه متراکم کرده که در این نقطه به یک سیاهچاله تبدیل می‌شود.
مجبتی قالیشویان | گروه دانش و سلامتدمای یک فنجان چای حدود 80درجه سانتی‌گراد است. دمای مواد مذابی که از زمین بیرون می‌آید حدود 1100درجه سانتی‌گراد است. دمای سطح خورشید به دمای 5500درجه سانتی‌گراد می‌رسد. اما در مرکز آن دما به عدد وحشتناک 15میلیون کلوین می‌رسد. اگر شما بتوانید تنها نوک یک خودکار را در این دما نگه دارید حرارت ایجادشده حدودا تا شعاع 1500کیلومتری تمام افراد اطراف آن را خواهد کشت. این اتفاق حدود پنج میلیارد سال است که در خورشید و نه در ابعاد نوک خودکار بلکه در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر از کره زمین در حال انجام است. اما آیا مرکز خورشید داغ‌ترین نقطه جهان است؟ خیر. در یک انفجار هسته‌ای از نوع همجوشی هسته‌ای، در نقاطی از آن برای لحظات کوتاهی دما به 315میلیون کلوین هم می‌رسد. هنوز می‌توان بالاتر رفت؟ بله! در مرکز ستاره‌هایی که حداقل هشت برابر جرم دارند زمانی که عمر ستاره به پایان می‌رسد دمای مرکز آن تا سه‌میلیارد کلوین هم بالا می‌رود. اما جالب است بدانید که حدود یک میلیارد برابر دمای مرکز چنین ستاره‌ای را انسان در همین کره زمین ساخته است! در «برخورددهنده هادرونی عظیم»(LHC) که سال 2008/1387 اتحادیه اروپا ساخته است و تاکنون قوی‌ترین شتاب‌دهنده ساخته‌شده به دست بشر است، در لحظه برخورد ذرات، دما از دو تا 13میلیارد میلیارد درجه هم می‌رسد. اما آنقدر مدت زمان ایجاد این دما کوتاه و ابعاد آن ناچیز است که مشکلی برای افراد اطراف آن ایجاد نمی‌کند. در نهایت تا کجا می‌توان دمای جسمی را بالا برد؟ قبل از پاسخ به این سوال باید بدانیم اجسام با توجه به دمایی که دارند از خود نور ساطع می‌کنند. اجسام در دمای بدن نوری با طول موج‌هایی بالاتر از حساسیت چشم انسان از خود ساطع می‌کنند و هرچه دمای اجسام بالاتر برود این نورها به محدوده بینایی انسان نزدیک‌تر می‌شود. برای این که به دمایی برسید که چشم انسان بتواند آن را ببیند، جسم باید به نقطه‌ای به نام Draper Point برسد که برابر با 525 درجه سانتی‌گراد است. هرچه جسم داغ‌تر شود طول موجی ساطع‌شده از آن به رنگ‌های آبی‌تر متمایل می‌شود. زمانی که دما به عدد 32 10×1.4 یعنی 141هزار میلیارد میلیارد میلیارد درجه برسد طول موج تابش آن به طول پلانک می‌رسد. این اندازه به قدری کوچک است که بر اساس مکانیک کوانتومی هیچ اندازه‌ای در جهان از این کوچک‌تر وجود ندارد. به نوعی جسم اگر به این دما-که به آن دمای پلانک میگویند-برسد به قدری داغ شده که در صورت داغ‌ترشدن طول موج نوری که ساطع می‌کند به اندازه‌ای می‌رسد که قرار نیست در دنیا وجود داشته باشد. اما اگر جسم به دمای پلانک برسد و ما در این نقطه انرژی بیشتری به جسم بدهیم چه می‌شود؟ بهترین توصیفی که می‌توانیم برای این شرایط به کار ببریم این است که در این نقطه تئوری‌های موجود در علم فیزیک به‌درستی کار نمی‌کند. البته فرضیه‌ای هم وجود دارد که اگر جسمی که به این دما برسد به قدری انرژی در یک نقطه متراکم کرده که در این نقطه به یک سیاهچاله تبدیل می‌شود.