Záporná absolutní teplota a politika

Můj kamarád mi při obecné debatě o politicích nadhodil, že i někteří fyzikové říkají nesmysly. Uvedl příklad: „Záporná absolutní teplota – co je to za blbost? Vždyť absolutní hodnota záporného čísla je přece kladné číslo.“ Začal jsem argumentovat, že to blbost není, že záporná absolutní teplota je prostě vyšší než nekonečná teplota (další nesmysl?), že jí lze dosáhnout, a dokonce že je to i užitečné. A že ji máme v laboratoři, když laserem svítíme na vzorky, které zkoumáme. A tak (trochu nedůvěřivě) připustil, že si to nechá vysvětlit.

Začal jsem trochu zeširoka: Teplota není nic pevně daného, je to prostě jen dohoda, jak jednoduše charakterizovat stav hmoty. Ty rád pracuješ s kameny, a tak víš, že kámen a také i každý úlomek kamene se snaží dosáhnout co nejnižší energie – padá k zemi. Každá látka se skládá z velkého počtu molekul a také každá molekula se snaží zaujmout stav s nejnižší energií. Abychom detailně popsali stav látky, museli bychom přesně specifikovat, v jakém stavu se každá molekula látky nachází a jak rychle se pohybuje vůči svému okolí. Šlo by o nepřebernou a nepřehlednou spoustu dat, která by nám k ničemu nebyla. Potřebujeme jen jeden parametr (říkejme mu např. teplota), který nám něco napoví.

V roce 1742 švédský astronom Anders Celsius stanovil pro teplotní škálu dva pevné body, totiž bod tání a bod varu vody; pro stanovení teploty mimo tyto dva pevné body se užívala (a stále užívá) teplotní závislost jednoduše měřitelné vlastnosti nějaké látky; například ve rtuťových teploměrech jde o teplotní roztažnost rtuti. Teplota není nic jednoznačně daného, ale jen jakási dohoda. Jak ale postupovat exaktněji? Fyzikové potřebovali zavést absolutní stupnici teploty, která nezávisí na vlastnostech konkrétního materiálu. Slovo absolutní zde neznamenalo absolutní hodnotu nějakého čísla, ale spíše něco pevně a jasně daného – něco jako když se řekne absolutní pravda.