Auch Elektronen haben’s nicht leicht. Sie werden zwar nicht frustriert, weil mal wieder etwas nicht geklappt hat (“Menno. Immer muss ich im Valenzband hocken”), aber manchmal wissen sie auch nicht so recht, was sie tun sollen. Kürzlich ist es jetzt gelungen, ein System, in dem die Elektronen richtig frustriert sind, auf elegante Weise technisch herzustellen.

Ja, ich geb’s zu: der letzte Text über negative Temperaturen war ein bisschen theoretisch – insbesondere, weil ich kein Wort darüber gesagt habe, was die Entropie eigentlich ist. Ich wollte mal spaßeshalber versuchen zu denken wie ein echter theoretischer Thermodynamiker, also ohne jede Anschauung auf der mikroskopischen Ebene. Für ein richtiges Verständnis hilft das natürlich…

In letzter Zeit war ja öfter mal von negativen Temperaturen die Rede. Also nicht die negativen Temperaturen draußen, wo es aus irgendeinem Grund immer noch kalt ist und schneit, sondern negative absolute Temperaturen. Und merkwürdigerweise sollen die in Wahrheit gar nicht kalt sein, sondern heiß. Um zu verstehen, wie so etwas auf den ersten Blick…

Hatte unser Universum einen Anfang? Oder gab es etwas vor dem Urknall? Wenn ja, was könnte das gewesen sein. Der Physiker Roger Penrose spekuliert in seinem Buch “Cycles of Time” über diese und andere offene Fragen der Physik

Dass Thermodynamik und Information eng zusammenhängen, ist seit langem bekannt. Ein raffiniertes Experiment hat jetzt erstmals den Zusammenhang quantitativ nachprüfen können.

O.k., ich geb’s zu – da Kühlschränke eh immer zu klein sind, wenn man mal wieder versucht, den Einkauf oder die Essensreste unterzubringen, ist es praktisch gesehen eigentlich ziemlich unsinnig, sich darüber Gedanken zu machen, ob man auch einen mikroskopisch kleinen Quantenkühlschrank bauen kann. Trotzdem, zumindest theoretisch ist das Problem des kleinsten möglichen Kühlschranks gelöst…

Wenn man Physikern beim Argumentieren zuhört, könnte man vermutlich manchmal glauben, wir bekommen unsere eigenen Ideen nicht auf die Reihe: Mal argumentieren wir mit Energieerhaltung, mal heißt es “Systeme streben zum Zustand niedrigster Energie”, dann reden wir von Bindungsenergie, die aber negativ sind (sind negative Bindungsenergien also eher anti-bindend?). Nachdem es hier neulich ein paar…

Nicht alle Naturgesetze sind “fundamental”. Im fünften Kapitel von “The Character of Physical Law” beschäftigt sich Feynman mit der Frage, woher eigentlich die Zeit ihre Richtung bekommt.

Wie wir gesehen haben, gibt es ein Wechselspiel zwischen Energie und Entropie: Bei extrem niedrigen Temperaturen (am absoluten Nullpunkt) gewinnt immer die Energie und jedes System befindet sich im Energieminimum, also in dem Zustand mit der kleinstmöglichen Energie. Deshalb gefriert Wasser irgendwann zu Eis (weil im Eiskristall die Moleküle stärker gebunden sind und deshalb weniger…

Die Entropie ist verantwortlich für viele alltägliche Phänomene: Die Elastizität von Gummi, das Schmelzen von Eis oder das Verhalten von Metalllegierungen sind nur ein paar Beispiele. Wie kann eine Größe, die letztlich nur Möglichkeiten abzählt, solche Phänomene bewirken?