physis#41
A képlet mögött álló fizikai és matematikai tudást még nem tudtam megragadni, ezért úgy próbáltam eddig elképzelni, hogy:
Először elképzelek egy majdnem abszolút nulla fokos hideg testet, az atomokat valami kristályrácsba szerveződve. Ez a test lebegjen valahol az űrben háborítatlanul , mindentől elszigetelve, még a kozmikus háttérsugárzástól is. Most ha csak egy kicsi energiát is közlök a testtel (mondjuk az Alpha Centauriról ránéz egy hangya), akkor a test már ettől a pici energiaközléstől is sokkal rendezetlenebbé válik. Nem abszolút értelemben, hanem az eredeti mértékéhez arányítva. Valahogy úgy képzeltem, el, hogy az abszolút nulla fokhoz nagyon közeli állapot valamilyen értelemben már olyan magas rendezettségűnek számít, hogy ahhoz képest már az a pici hőmozgás is nagyságrendekkel rendezetlenebbnek tekinthető, ami a hangya rápillantásától eredt. Lehet, hogy az Alfa Centauri távolságából jövő hangyapillantás is elég ahhoz, hogy a rendezetlenség nagymértékben nőjön. Nem azért, mintha a hangya olyan nagy rendezetlenséget tudna bevinni, hanem azért, mert úgy viszonyul az eredeti extrém pici rendezetlenséghez.
Gondolom ezért lehet az is, hogy nem lehet a testeket teljesen abszolút nullára lehűteni. Mert még ha egy tündér jóságosan lehűtené is nekünk egy pillanatra abszolút nullára, akkor is egy pillanat alatt elrontaná az egészet egy olyan csekély energiabevitel is, hogy egy távoli galaxisban egy baktérium eléget egy cukormolekulát, és annak az itteni melege is elég lenne a móka teljes elrontásához. Gondolom, éppen ezt értik a tudósok azon, hogy az abszolút nulla felé közeledve a testek fajhője egyre kisebb lesz, korlátlanul elenyészve, és éppen ez teszi az abszolút nullát elérhetetlenné. Hétköznapi hasonlattal: a nagy fajhőjű vizet sokkal könnyebb tartósan jéghidegen tartani, mint a kis fajhőjű fémeket, mert a nagy ,,hőtehetetlenségű'' víz viszonylag érzéketlen a szoba zavaró melegére, míg pl. egy kis fajhőjű fémdarab pillanatok alatt átveszi a környezet melegét, tehát tartósan jéghidegen csak különleges elszigeteltség esetén tartható.
Most jön a korábbi hangyapillantásos, abszolútnullafokos gondolatkísérlet kontrasztja: most meg képzeljünk el egy ugyanolyan tömegű és anyagi minőségű testet, mint az előbb, de ne az űr hidegében, hanem a Nap belsejében, tízmillió fokon. Vagy akár képzeljünk el még ennél is forróbb anyagot, ahol a részecskék sebessége összevethető a fénysebességgel. Nyilván valami kavargó plazma lesz, ahol intuitív értelemben hatalmas zűrzavar uralkodik. Most próbáljuk meg ezt a szinte extrémnek tekinthető zűrzavart tovább növelni, mondjuk ugyanolyan arányban vagy mértékben, ahogy az előbb az abszolút nullafok közeli anyagnál próbáltuk. Bár nem sokat tudok a rendezetlenség pontos fogalmáról, mértékéről, de szemléletből úgy képzelem, hogy a kavargó, extrém rendezetlen plazma rendezetlenségének növelése nagy energiabevitelt igényel, mert már eleve olyan gyors és kavargó és szétkenődött minden, hogy "a lúd kövérségét" csak nagyarányú további energia bevételével lehet fokozni.
És ha általában is úgy tapasztaljuk, hogy a nagyon forró testeknél valamiféle egységnyi rendezetlenség-növelésre jutó, ahhoz szükséges többletenergia-igény nagy, míg a nagyon hideg testeknél ugyanez az arány meg elenyészően kicsiny, és a köztes (nem szélsőséges) hőmérsékleteknél is szép szabályosan, éppen a hőmérsékletnek megfelelően (csak attól függően) áll be ez az arány, akkor akár tekinthetnénk a hőmérséklet fogalmát eszerint az új fogalom szerint is. Úgy értem, persze csak akkor, ha a tapasztalás azt mutatja a jelenségek elég széles körénél, hogy a hőmérséklet mindenféle intuitív és klasszikus fogalmai épp ugyanannak felelnek meg számszerűen is, amit ezzel a furcsa arány-fogalommal kapnánk.
Ennek az lehet az előnye, hogy ekkor nem kell feltétlenül mindenféle szabadsági fokra eső átlagos energiáról beszélnünk a hőmérséklet fogalmának pontos meghatározásához, hanem a rendezetlenség és az energia fogalmára építve is felépíthetnénk ezt a fogalmat. Ennek meg például akkor lenne haszna, ha a jelenségek egyes szűk körénél valamiféle általánosítást szeretnénk, vagyis olyan fogalmakra van szükségünk, amire a klasszikus hőmérséklet definíciók az eredeti értelemben nem alkalmazhatóak.
Őszintén szólva a (termodinamikai) entrópia fogalmát nem értettem meg, és a vele kapcsolatos deriválásos képleteket sem, ezért próbáltam az említett képletet az alábbi módon elképzelni.