Questo post mi è un po’ sfuggito di mano, ma penso che sia un argomento interessante. (ha! ha!)
Vale la pena sottolineare che ci sono temperature più basse dello zero, ma certamente niente di più freddo. Piuttosto che essere più freddo, un sistema con temperatura assoluta negativa è più “caldo” (più o meno…) di quanto sarebbe a qualsiasi temperatura positiva. La temperatura indica il grado in cui un sistema occupa altri stati energetici rispetto al suo stato fondamentale. Tutti i sistemi hanno livelli energetici, discreti o continui, e generalmente di energie diverse. A temperatura positiva, un sistema tende verso gli stati di bassa energia, campionando occasionalmente livelli sempre più alti all’aumentare della temperatura, ma sempre con una leggera preferenza per le energie più basse. La temperatura positiva-infinita causerebbe un campionamento uniforme di ogni possibile livello di energia – la preferenza per lo stato più basso è irrilevante. Poi, passando alla temperatura negativa-infinita, la preferenza si sposta dagli stati a bassa energia agli stati ad alta energia, così come la temperatura negativa “decresce” da meno infinito a valori negativi finiti, il sistema occuperà preferibilmente lo stato a più alta energia, con il campionamento degli stati a bassa energia che diminuisce in effetti, fino a quando finalmente il sistema raggiunge lo zero assoluto negativo – la massima energia possibile.
Naturalmente, la temperatura negativa può essere raggiunta solo in sistemi con un numero finito di livelli di energia. L’energia illimitata precluderebbe la possibilità di un’equa distribuzione del sistema tra tutti gli stati, così come qualsiasi occupazione dello stato “più alto” (poiché non esiste uno stato più alto).
Questo è un argomento ben noto (vedi il link di Wikipedia sopra), ma alcune persone sono a disagio con esso. C’è stato un recente articolo in cui gli autori hanno sostenuto che tutto quello che ti ho appena detto è o un’errata interpretazione dell’evidenza fisica o una grossolana applicazione di cattiva matematica… e, in risposta, altri autori hanno sostenuto che gli argomenti del primo articolo non sono validi.
Una domanda sul comportamento della materia vicino allo zero assoluto era su askscience proprio ieri, che OP può trovare interessante. (Così come altre centinaia, se OP si annoia.)
edit: una parola