Những con số làm nên vũ trụ - Phần 24

Lạ hơn cái chúng ta có thể tưởng tượng?

Đó không phải là tình huống lạ duy nhất xảy ra với nhiệt độ âm. Mặc dù trông có vẻ lạ thật, nhưng một hệ ở nhiệt độ âm còn nóng hơn hệ đó ở nhiệt độ dương nữa; nhiệt sẽ chảy từ hệ ở nhiệt độ âm sang hệ ở nhiệt độ dương! Nhiệt luôn luôn chảy từ hệ nóng hơn sang hệ lạnh hơn – nhưng sự chảy này không được đo bằng nhiệt độ. Thật vậy, thang nhiệt độ từ sự lạnh điếng người (và lạnh hơn nữa) đến sự nóng cực kì (và nóng hơn nữa) tăng từ ngay trên 0 K lên dương K lên dương vô hạn K (mặc dù, tất nhiên, không thể đạt tới nhiệt độ đó), và sau đó bơm lên âm vô hạn K (tương tự), âm K, đến ngay bên dưới 0 K. Dưới không độ tuyệt đối một chút xíu thôi là còn nóng hơn cả địa ngục.

Nhà vật lí lỗi lạc Arthur Eddington từng nói rằng vũ trụ không những lạ hơn cái chúng ta tưởng tượng, mà nó còn lạ hơn cái chúng ta có thể tưởng tượng. Có lẽ không đúng – nếu chúng ta có thể tiến tới dùng toán học để mô tả nó. Một lập luận có thể được đưa ra là nhiệt độ âm là một sản phẩm biểu diễn toán học do chúng ta sử dụng để định nghĩa nhiệt độ, nhưng định nghĩa đó được thúc đẩy bởi việc định nghĩa nhiệt độ là một đại lượng có cùng giá trị cho bất kì hai hệ nào đang ở trạng thái cân bằng nhiệt.

Nhiệt độ âm không có vẻ xảy ra ở đâu đó trong vũ trụ, nhưng chúng ta có thể nhìn vào các phương trình nhiệt động lực học mô tả nhiệt độ, kết hợp chúng với kiến thức của chúng ta về cơ học lượng tử, và dự đoán những hiện tượng có lẽ nằm ngoài cả sức tưởng tượng của vũ trụ. Những hệ nhiệt độ âm đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm và đã được nghiên cứu trong gần nửa thế kỉ qua – nhưng cho đến nay chưa có hệ nào như thế được có mặt trong cửa hàng bách hóa ở địa phương bạn. Hãy cứ đợi thôi – cách đây một trăm năm, vài giọt helium lỏng đã là đề tài của gần hai thập kỉ nỗ lực không ngừng; bây giờ thì bạn có thể tìm thấy nó trên Cửa hàng Google với giá bán mỗi lít 5,00 đô la.