Tento příspěvek mi tak trochu utekl, ale myslím, že je to super téma. (ha! ha!)
Je třeba zdůraznit, že existují teploty nižší než nula, ale rozhodně nic studenějšího. Spíše než chladnější je systém se zápornou absolutní teplotou „teplejší“ (tak nějak…), než by byl při jakékoli kladné teplotě. Teplota udává, do jaké míry systém zaujímá jiné energetické stavy, než je jeho základní stav. Všechny systémy mají energetické hladiny, buď diskrétní, nebo spojité, a zpravidla o různých energiích. Při kladné teplotě systém tíhne k nízkoenergetickým stavům, přičemž s rostoucí teplotou občas odebírá vzorky vyšších a vyšších hladin, ale vždy s mírnou preferencí nižších energií. Kladná nekonečná teplota by způsobila rovnoměrné vzorkování všech možných energetických úrovní – preference nejnižšího stavu je nepodstatná. Poté, když se obrátíme k záporné-nekonečné teplotě, se preference přesune od nízkoenergetických stavů ke stavům vysokoenergetickým, takže jak záporná teplota „klesá“ od mínus nekonečna ke konečným záporným hodnotám, bude systém přednostně obsazovat stav s nejvyšší energií, přičemž vzorkování nízkoenergetických stavů bude v důsledku klesat, až nakonec systém dosáhne záporné absolutní nuly – maximální možné energie.
Přirozeně lze záporné teploty dosáhnout pouze v systémech s konečným počtem energetických hladin. Neomezená energie by vylučovala možnost rovnoměrného rozložení systému mezi všechny stavy, stejně jako jakékoliv obsazení „nejvyššího“ stavu (protože žádný nejvyšší stav neexistuje).
Toto je dobře známé téma (viz odkaz na Wikipedii výše), ale někteří lidé jsou z něj nesví. Nedávno vyšel článek, v němž autoři tvrdili, že vše, co jsem vám právě řekl, je buď chybná interpretace fyzikálních důkazů, nebo hrubá aplikace špatné matematiky… a v reakci na to jiní autoři tvrdili, že argumenty prvního článku jsou neplatné.
Zrovna včera byla na askscience otázka o chování hmoty v blízkosti absolutní nuly, která by OP mohla zajímat. (Stejně jako stovky dalších, pokud se OP bude nudit.)
edit: slovo