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Gábor Paál (Foto: SWR, Gábor Paál)

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Es gibt ja, auf die Temperatur bezogen, einen absoluten Nullpunkt, der etwa bei minus 273 Grad (- 273 °C) liegt. Beim Lesen eines Artikels über zu entwickelnde Fusionsreaktoren, in denen Million Grade erzeugt werden, habe ich mich gefragt, ob es ein Maximum an Temperatur gibt oder ob die Temperaturskala nach oben hin offen ist. Und wenn das so sein sollte: Warum?

Erst mal: Ja, sie ist nach oben hin offen. Es gibt tatsächlich den absoluten Nullpunkt. Aber wie es bei den natürlichen Zahlen auch ist: Es gibt eine Null, aber nach oben gibt es keine Grenze. Und warum das so ist, lässt sich am besten nachvollziehen, wenn man sich anschaut, wie die Wissenschaft selber darauf gekommen ist.

Erstens haben Wissenschaftler vor ein paar hundert Jahren festgestellt, dass sich Gase, je wärmer sie sind, ausdehnen. Man hat ein bestimmtes Volumen von einem Gas, man erwärmt dieses Gas, und es dehnt sich aus. Beim Messen stellt man fest, dass sich das Gas linear ausdehnt - je wärmer es wird, desto ausgedehnter wird das Gas. Wenn man ein Diagramm zeichnet und zu jeder Temperatur das dazugehörige Volumen einträgt, ergibt sich eine Linie. Wenn man diese Linie zurückverfolgt - es also immer kälter werden lässt - dann schrumpft das Gas in sich zusammen, und irgendwann würde sich ein Punkt ergeben, an dem es nach dieser Gesetzmäßigkeit überhaupt keine Ausdehnung mehr hätte.

Man kann also ausrechnen, wo dieser Punkt wäre und so hat man damals diesen absoluten Nullpunkt errechnet. Der wäre dort, wo das Volumen des Gases praktisch null ist. Aber diese Nullausdehnung kann man sich nicht vorstellen. Irgendeinen Raum muss jeder Stoff einnehmen. Also: Der Nullpunkt ist nicht erreichbar, und kleiner als Null geht nicht. Das war die erste Annäherung an das Problem.

Jetzt könnte man sagen: Das ist sowieso keine reales Bild, denn bei Gasen ist es ja auch so: Wenn es kälter wird, werden sie erst mal flüssig und dann fest. Dieses idealtypische Gasmodell funktioniert also in der Praxis gar nicht. Wissenschaftshistorisch gesehen kam dann der nächste Ansatz. Man hat gesagt: Es wird zwar immer kälter, aber was ist denn überhaupt Temperatur?

Was wir als Temperatur fühlen, ist ja im Grunde die Bewegungsenergie, die Bewegung der einzelnen Moleküle in einem Gas, aber auch in einem Festkörper. Auch in einem Festkörper gibt die Temperatur an, wie schnell die einzelnen Moleküle, die einzelnen Atome „wackeln“. Auch da kann man ausrechnen, dass der absolute Nullpunkt der Punkt ist, an dem diese völlig zur Ruhe kommen, wo sich also nichts mehr bewegt, nichts mehr hin und her wackelt. Diesen Punkt, an dem nichts mehr wackelt, den kann man experimentell nicht erzeugen. Es ist eine theoretische Größe. Man kann die Atome und die Moleküle nicht zur absoluten Bewegungslosigkeit „verdammen“ – dagegen steht zum Beispiel auch die Heisenbergsche Unschärferelation: Man kann nie sagen, dass ein Teilchen völlig starr ganz genau an einem bestimmten Ort ist. Es hat immer diese Unschärfe. Und die sorgt dafür, dass die Bewegungsenergie nie Null. Dieser absolute Nullpunkt ist deshalb ein theoretischer Punkt und nie erreichbar in der Praxis.

Somit wären ja Trilliarden Grade denkbar.

Rein theoretisch schon. Aber wie will man die in der Praxis erzeugen? Dann müssten Sie ja Geräte haben, die das aushalten. Solche Temperaturen gab es meines Wissens nur einmal: nämlich Bruchteile von Sekunden nach dem Urknall, danach nicht mehr. Aber rein physikalisch kann es solche Temperaturen geben.

Weil der Raum auch unendlich ist, in dem sich die Moleküle ausdehnen können.

Das muss gar nicht der Raum sein, das kann ja auch der Druck sein, den man dann immer weiter erhöht und in dem die sich dann immer schneller bewegen. Zum Vergleich: Im Inneren der Sonne sind es etwa 15 Millionen Grad. Nicht weil der Raum unendlich groß ist, sondern weil so ein enormer Druck herrscht.