Otsikko

Mikä on teoreettinen maksimi äänen voimakkuus? entäs valon kirkkaus ja maksimi lämpötila? kun minimi lämpötila on olemassa mutta entäs noi muut?

Näissä tapauksissa maksimi on vaikeampi määritellä kuin minimi. Lämpötilan kohdalla suurimmaksi mahdolliseksi arvoksi arvioidaan 10³² kelviniä. Tämä perustuu fysiikan standardimalliin, ja sitä kutsutaan Planckin lämpötilaksi. Se ei ole välttämättä suurin mahdollinen lämpötila, mutta suuremmasta ei ole mielekäs puhua. Tuossa lämpötilassa kun standardimalliin pohjautuva fysiikka ei enää toimi, vaan käytännössä fotonien energia riittäisi luhistamaan ne mustia aukkoja vastaaviksi singulariteeteiksi. Näin kuumat olosuhteet ovat vallinneet maailmankaikkeudessa 10^-43 sekuntia alkuräjähdyksen jälkeen. [1] [2] [3]

Kirkkaus on hankalampi määrittää. Se riippuu havaitsijaan osuvan fotonivirran tiheydestä, etäisyydestä lähteeseen ja fotonien energiatasoista. Viimeksi mainittu taas riippuu säteilyn aallonpituudesta. Esimerkiksi avaruudessa havaittuja gammasädepurkauksia on sanottu maailmankaikkeuden kirkkaimmiksi kohteiksi, koska ne vapauttivat valtavan määrän energiaa. Ne eivät kuitenkaan tuottaneet ihmissilmälle näkyvää valoa, sillä gammasäteily on aallonpituudeltaan lyhyempää ja siten energisempää sähkömagneettista säteilyä. [4] Samoin kirkaimmaksi ihmisen synnyttämäksi valoksi on sanottu Nebraskan - Lincolnin yliopistossa tuotettua lasersädettä, sillä se pystyi kohdistamaan jokaisella pulssillaan noin tuhat fotonia yhden elektronin kokoiselle alueelle. Tämä tuotti noin miljardi kertaa niin suuren kirkkauden kuin Auringon valolla on Maasta käsin katsottuna. [5] Auringon valaistusvoimakkuus on noin 100 000 luxia. [6]

Varsinaista rajaa sillä määrällä fotoneja, joita voidaan syöttää elektronin kokoiselle alueelle ei ole, jos energiaa olisi määrättömästi, mutta fysiikan rajat tulevat jälleen vastaan. Yksi arvio maksimikirkkaudesta [7], kun fotonit ovat näkyvän valon aallonpituuksilla, esittää, että suurin määrä olisi noin 3,5⁴² / m³. Siitä seuraisi elektroniin kohdistuva säteilyvoimakkuus 4,2³² W/m². Valaistumisvoimakkuuden vastine olisi suunnilleen 2,8⁵⁰ luxia.

Ääni on mekaanista aaltoliikettä väliaineessa, joten äänen suurin mahdollinen voimakkuus riippuu väliaineesta. Maan ilmakehän kohdalla puhutaan säröytymättömän äänen voimakkuudesta, ja ylärajana mainitaan 191 desibeliä. Tämä ei ole äänenvoimakkuuden yläraja, vaan siinä kokoonpuristumisvaiheessa ilmanpaine laskee nollaan, jolloin ääniaalto muuttuu epälineaariseksi iskuaalloksi. Seurauksena on silti voimakas hetkellinen melu. [8] Esimerkiksi Krakataun tulivuoren räjähdysmäinen purkautuminen vuonna 1883 synnytti paikalla laskelmien mukaan 285 desibelin äänen. [10]

Paksummassa ilmakehässä tai toisenlaisessa väliaineessa kuten vedessä säröytymätön ääni voi olla vieläkin voimakkaampi. Vedessä esimerkiksi saavutetaan 270 desibelin ääni, minkä jälkeen energiataso alkaa olla sellainen, että vesi höyrystyy. [11] Maksimia onkin vaikea sanoa. Gizmodon artikkelissa [9] mainitaan erilaisia mahdollisuuksia maailmankaikkeuden äänekkäimmäksi ilmiöksi. Yhtenä esimerkkinä mainitaan, että yhdestä sataan Auringon massaa vastaavien mustien aukkojen törmäyksestä syntyy gravitaatioaaltoja, jotka olisivat teknisesti ihmisen kuuloalueella. Ne vastaisivat noin 500 desibelin ääntä.

Lähteet:

[1] https://futurism.com/science-explained-hottest-possible-temperature

[2] https://www.sciencefocus.com/science/is-there-such-thing-as-a-maximum-t…

[3] https://www.pbs.org/wgbh/nova/zero/hot.html

[4] https://www.reddit.com/r/askscience/comments/24euya/is_there_a_theoreti…

[5] https://www.wired.co.uk/article/brightest-light-ever-computer-chips

[6] https://fi.wikipedia.org/wiki/Valaistusvoimakkuus

[7] https://forums.anandtech.com/threads/is-there-a-limit-to-how-bright-a-l…

[8] https://www.quora.com/Whats-the-loudest-possible-sound

[9] https://gizmodo.com.au/2020/12/whats-the-loudest-sound-in-the-universe/

[10] https://tekniikanmaailma.fi/maailmanhistorian-jarjettomin-pamaus-oli-28…

[11] https://www.sciencealert.com/scientists-created-the-loudest-possible-so…