Если говорить об абстрактной геометрии, то нулевой объем (V = 0) вполне может существовать. Теоретически – это будет точка, начало координат на множестве осей, у которой все три величины x, y и z (длина, высота и ширина) будут равняться нулю.
Но в соответствии с современным пониманием физики это очень спорный вопрос — имеет ли нулевой объем какой-либо физический смысл? Например, в физике высоких энергий есть понятие планковской длины — минимальной длины, о которой вообще можно говорить, не теряя ее физических свойств. Логично было бы предположить, что раз есть минимальная длина, то должен быть и минимальный объем — куб со сторонами, имеющими планковскую длину.
Проще говоря, физика не утверждает и не отрицает, что такие объекты могут существовать. «Частица» в классической механике — это тело, описание движения которого можно упростить до движения его центра масс, что является математической абстракцией (а абстрактные объекты, конечно же, могут иметь нулевой объем). Именно это непонимание между абстрактным описанием и реальностью приводит к вопросам о частицах или объектах, не имеющих объема.
Сингулярность черной дыры может иметь нулевой объем
Все мы знаем, что в центре черной дыры располагается гравитационная сингулярность, в которой, цитирую: «величины, описывающие гравитационное поле, становятся бесконечными или неопределёнными. К таким величинам относятся, например, скалярная кривизна или плотность энергии в сопутствующей системе отсчёта».
И что нам говорит теоретическая физика?
Сингулярность – это математическая конструкция, которая описывает точку, в которой какой-либо элемент математической формулы разрушается. Хотя мы не знаем точно, что происходит в центре черной дыры, математика склоняется к предположению, что все сжимается в одну точку. Тогда эта точка должна иметь бесконечный гравитационный градиент, и именно поэтому она соответствует определению математической сингулярности.
Но причина, по которой она имеет нулевой объем, чрезвычайно проста; термин «сингулярность» применим только к одной точке, а точки не имеют размера и, следовательно, по определению, не имеют объема.
Существуют так же споры относительно снижения температуры газа до величины абсолютного нуля. Согласно Газовому закону Чарльза, температура Кельвина (-273,15 градуса по Цельсию) прямо пропорциональна объему газа, в момент, когда масса и давление в нем постоянны. Теоретически, снижая температуру газа до Абсолютного Нуля сохраняя при этом давление и массу постоянными, объем газа также должен уменьшится до Абсолютного Нуля.
Но на самом деле, в экспериментах, когда мы снижаем температуру до нескольких нанокельвинов, но мы никогда не можем достичь абсолютного нуля температуры, поэтому формулировка – «Объем газа будет равен нулю при Абсолютном нуле температуры» – это все еще гипотеза.
Если нам повезет, то в ближайшем будущем мы сможем получить гораздо больше знаний об этом. По мере роста наших исследований и обновления базы знаний ответ может меняться или оставаться неопределенным, подобно принципу неопределенности Гейзенберга.
