Perubahan rata-rata bergerak-rata-rata-menggunakan-absolut

Perubahan rata-rata bergerak-rata-rata-menggunakan-absolut

Dunia-perdagangan-sistem-cina
Iq-binary-options-review
Trading-strategy-flat


Pindah-rata-rata-amazon Vxx-trading-strategy Stock-options-calculator-excel Pilihan-trading-lantai-san-francisco Swing-trading-system-forex Indikator perdagangan Jepang

Tanah cakrawala biasanya ditemukan di bawah cakrawala O dan di atas cakrawala B. Lapisan ini dicirikan oleh dua ciri berikut: (1) Lapisan di mana humus dan bahan organik lainnya dicampur dengan partikel mineral. (2) Zona translokasi dimana eluviation telah melepaskan partikel halus dan zat terlarut. Badan udara yang karakteristik suhu dan kelembabannya tetap relatif konstan pada jarak horizontal sejauh ratusan sampai ribuan kilometer. Massa udara mengembangkan karakteristik iklim mereka dengan tetap diam di wilayah sumber selama beberapa hari. Massa udara diklasifikasikan menurut karakteristik suhu dan kelembabannya. Keracunan atmosfer melalui penambahan satu atau lebih zat berbahaya di udara. Zat harus berada dalam konsentrasi yang cukup tinggi sehingga berbahaya bagi manusia, hewan lain, tumbuhan, atau bahan. Juga lihat polutan utama dan polutan sekunder. Instrumen mekanis digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Instrumen ini biasanya menggunakan tiga metode untuk mengukur fenomena ini: 1) Perangkat dengan tiga atau empat gelas terbuka yang terpasang pada tulang belakang yang berputar. Kecepatan rotasi kemudian diubah menjadi pengukuran kecepatan angin 2) Plat tekanan yang mengukur gaya yang diberikan oleh angin bergerak pada sudut kanan 3) Instrumen yang terdiri dari kawat panas dimana tahanan listrik (suhu kawat) adalah Disesuaikan untuk memperhitungkan panas yang hilang akibat aliran udara. Semakin cepat angin semakin besar panas yang hilang dan semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk menjaga kawat tetap pada suhu konstan. Akibatnya, kecepatan angin diukur melalui arus listrik yang mengalir. Barometer yang mengukur tekanan atmosfir melalui ekspansi dan kontraksi sel berongga tertutup yang sebagian terkuras udara. Kelompok tanaman vaskular yang membungkus biji mereka di ovarium atau buah yang matang. Angle of Incidence Angle dimana sinar matahari atau insolation menyerang permukaan bumi. Jika Matahari diposisikan langsung di atas kepala atau 90deg dari cakrawala, insolasi masuk menyerang permukaan Bumi pada sudut kanan dan paling kuat. Pengukuran yang biasa digunakan dalam teknik sipil. Ini adalah sudut maksimum di mana bahan bisa miring tanpa gagal. Geomorpologist menggunakan pengukuran ini untuk menentukan kestabilan lereng terhadap gerakan massa. Organisme yang menjadi milik kerajaan Animalia. Karakteristik umum dari organisme ini meliputi: jenis sel eukariotik, mitokondria. Dan sistem saraf yang kompleks. Kelompok kehidupan ini mencakup organisme seperti spons, ubur-ubur, arthropoda (serangga, udang, dan lobster), moluska (siput, kerang, tiram, dan gurita), ikan, amfibi (katak, kodok, dan salamander), reptil (kura-kura, kadal , Buaya, buaya, ular), burung, dan mamalia (kanguru, kelelawar, kucing, kelinci, gajah, paus, pesut, monyet, kera, dan manusia). Kelompok, di tingkat kerajaan, dalam klasifikasi kehidupan. Organisme multiselular yang memiliki tipe sel eukariotik, mitokondria. Dan sistem saraf yang kompleks. Ion membawa muatan atom negatif. Spesies tanaman yang melengkapi hidupnya dalam satu musim tanam. Lintang 66.5deg Selatan. Batas utara daerah Bumi yang mengalami 24 jam kegelapan atau 24 jam sehari setidaknya satu hari sepanjang tahun. Wilayah tekanan tinggi yang menempati Antartika tengah sepanjang tahun. Sistem tekanan ini bertanggung jawab terhadap suhu yang sangat dingin dan kelembaban sangat rendah. Sistem tekanan atmosfir terdiri dari area tekanan tinggi dan aliran angin permukaan melingkar. Di belahan bumi Utara angin dari pukulan anticyclone searah jarum jam, sementara sistem Southern Hemisphere meniup berlawanan arah jarum jam. Ini adalah titik di orbit Bumi saat berada paling jauh dari Matahari (152,5 juta kilometer). Aphelion terjadi pada tanggal 3 atau 4 Juli. Geografi Fisik Terapan Bidang Geografi Fisik Terapan menggunakan informasi teoritis dari berbagai bidang Geografi Fisik untuk mengelola dan memecahkan masalah yang berkaitan dengan fenomena alam yang ditemukan di dunia nyata. Dengan mengacu pada air. Formasi batuan yang kedap air ke air tanah. Daerah Luas Permukaan Aquifer yang menyediakan air untuk akuifer. Adalah sekelompok organisme yang baru ditemukan yang menyerupai bakteri. Namun, organisme ini bersifat biokimia dan genetik sangat berbeda dari bakteri. Beberapa spesies Archaea domain hidup di lingkungan yang paling ekstrim ditemukan di Bumi. Istilah yang digunakan untuk menggambarkan organisme yang termasuk dalam domain biologis Archaea. Geologi eon yang terjadi dari 2.500 sampai 3.800.000 tahun yang lalu. Selama periode ini, organisme prokariot bersel satu pertama berkembang dan berkembang. Sekelompok pulau yang memiliki distribusi berbentuk busur. Pulau-pulau ini biasanya berasal dari vulkanik dan terkait dengan zona subduksi. Tradisi Studi Wilayah Tradisi akademis di Geografi modern yang menyelidiki suatu wilayah di Bumi dari perspektif geografis baik skala lokal, regional, maupun global. Rangka topografi tajam yang memisahkan cirques di gunung yang sudah atau sudah glaciated. Jenis batuan sedimen yang mengandung sejumlah besar biji feldspar lapuk. Jenis batuan sedimen ini terbentuk dalam kondisi gersang. Air tanah yang dibatasi oleh dua lapisan kedap air di bawah permukaan Bumi. Sumur dimana air naik dan mengalir ke permukaan karena tekanan hidrostatik. Lintang 66.5deg Utara. Batas selatan wilayah Bumi yang mengalami 24 jam kegelapan atau 24 jam sehari setidaknya satu hari sepanjang tahun. Setiap proses reproduksi yang tidak melibatkan penggabungan gamet. (1) Penyerapan dan penciptaan sumber pangan. (2) Produk metabolisme organik dari pencernaan makanan. Biasanya berbagai unsur organik dari organisme. Zona di mantel Bumi yang memamerkan sifat plastik. Terletak di bawah litosfer di antara 100 dan 200 kilometer. Bidang pengetahuan yang mempelajari sifat, gerak, asal, dan konstitusi benda angkasa. Atmosfernya adalah amplop gas besar yang mengelilingi Bumi. Batasnya tidak mudah didefinisikan. Atmosfernya mengandung sistem gas dan partikel tersuspensi yang rumit yang berperilaku seperti cairan. Banyak penyusunnya diturunkan dari Bumi melalui reaksi kimia dan biokimia. Berat atmosfer di permukaan. Di permukaan laut. Tekanan atmosfer rata-rata adalah 1013,25 milibar. Tekanan diukur dengan alat yang disebut barometer. Kestabilan relatif bidang udara relatif terhadap atmosfer yang mengelilinginya. Tiga kondisi umumnya dijelaskan: stabil. Tidak stabil Dan netral. Terumbu berbentuk cincin sebagian besar terdiri dari karang. Fitur ini cukup umum di perairan tropis Samudera Pasifik. Unit terkecil dari elemen yang masih mempertahankan karakteristik kimianya. Energi dilepaskan dari inti atom karena adanya perubahan massa subatominya. Nomor Massa Atom Lampu warna-warni yang muncul di atmosfer bagian atas (ionosfer) di atas daerah kutub dan terlihat dari lokasi di tengah dan garis lintang tinggi. Disebabkan oleh interaksi angin matahari dengan oksigen dan gas nitrogen di atmosfer. Aurora di belahan bumi utara disebut aurora borelis dan aurora australis di belahan bumi bagian selatan. Suksesi dimana komunitas tumbuhan menyebabkan lingkungan berubah dan modifikasi ini mendorong suksesi. Organisme yang menghasilkan molekul makanan secara anorganik dengan menggunakan sumber energi eksternal atau berbasis cahaya. Organisme ini tidak memerlukan sumber energi makanan organik dari luar untuk bertahan hidup. Juga lihat autotrof kimia dan autotrof fotosintesis. Satu dari dua hari sepanjang tahun ketika deklinasi Matahari berada di khatulistiwa. Equinox musim gugur menunjukkan hari pertama musim gugur. Untuk Belahan Bumi Utara, tanggal equinox musim gugur pada tanggal 22 atau 23 September (berubah setiap tahun). 20 atau 21 Maret adalah tanggal equinox musim gugur di Belahan Bumi Selatan. Selama ekuinoks musim gugur, semua lokasi di Bumi (kecuali kutub) mengalami sama (12 jam) siang dan malam. Porsi air kapiler yang tersedia untuk pengambilan akar tanaman. Suhu Global Rata-rataNARRATOR: Kemenangan terbesar peradaban sering dilihat sebagai penguasaan panas kita, namun penaklukan kita yang dingin adalah perjalanan epik yang sama, dari awal yang gelap ke perbatasan ultracool. Selama berabad-abad, dingin tetap menjadi misteri yang membingungkan, tanpa manfaat praktis yang jelas. Namun dalam 100 tahun terakhir, dingin telah mengubah cara kita hidup dan bekerja. Bayangkan supermarket tanpa pendinginan, gedung pencakar langit tanpa AC, rumah sakit tanpa mesin MRI dan oksigen cair. Kita menganggap teknologi dingin, namun memungkinkan kita untuk menjelajahi luar angkasa dan kedalaman otak kita. Dan, saat kita mengembangkan teknologi ultracold baru untuk menciptakan komputer kuantum dan jaringan dengan kecepatan tinggi, ini akan mengubah cara kita bekerja. Dan berinteraksi. Bagaimana kita memanfaatkan sesuatu yang dulu dianggap terlalu menakutkan bahkan untuk menyelidiki Bagaimana para ilmuwan dan pemimpi, selama empat abad terakhir, terjerembab ke bawah dan menurunkan skala suhu untuk menaklukkan dingin dan mencapai batas akhir, sebuah grail suci yang sukar dipahami seperti kecepatannya. Batas cahaya Absolute Zero. Selanjutnya di NOVA. Dana utama untuk NOVA disediakan oleh David H. Koch. Dan. Temukan pengetahuan baru: HHMI. Pendanaan utama untuk Absolute Zero disediakan oleh National Science Foundation, di mana penemuan dimulai. Dana tambahan diberikan kepada Alfred P. Sloan Foundation, untuk menggambarkan kehidupan pria dan wanita yang terlibat dalam pencarian ilmiah dan teknologi. Pendanaan utama untuk NOVA juga disediakan oleh pemirsa Corporation for Public Broadcasting dan PBS seperti Anda. Terima kasih. NARRATOR: Ekstrim dingin selalu menggelar tempat spesial dalam imajinasi kita. Selama ribuan tahun ini sepertinya sebuah kekuatan jahat yang terkait dengan kematian dan kegelapan. Dingin adalah fenomena yang tidak dapat dijelaskan. Apakah itu sebuah substansi, sebuah proses atau keadaan khusus yang Kembali pada abad ke-17, tidak ada yang tahu, tapi mereka pasti merasakan pengaruhnya pada musim dingin di London yang membeku. SIMON SCHAFFER (Universitas Cambridge): Abad ketujuh belas Inggris berada di tengah apa yang sekarang disebut Zaman Es Kecil. Itu fantastis dingin oleh standar modern. Anda harus membayangkan sebuah dunia yang dinyalakan oleh api yang kebanyakan orang paling dingin. Dingin pasti terasa seperti kehadiran nyata, semacam agen positif yang mempengaruhi bagaimana perasaan orang. NARRATOR: Waktu itu, orang merasa sangat kedinginan. Ini adalah saat ketika kekuatan alam semacam itu dipandang dengan takjub, sebagai tindakan tuhan, jadi setiap orang yang mencoba mengutak-atik dingin melakukannya atas bahayanya. Yang pertama mencoba adalah seorang alkemis, Cornelius Drebbel. Pada hari musim panas yang panas, pada tahun 1620, King James the First dan rombongannya datang untuk mengalami kejadian yang tidak wajar. Drebbel, yang juga pesulap pengadilan, bertengkar dengan raja bahwa ia bisa mengubah musim panas menjadi musim dingin. Dia akan berusaha untuk mendinginkan udara di ruang interior terbesar di Kepulauan Inggris, Aula Agung Westminster. Drebbel berharap bisa mengguncang raja sampai ke intinya. ANDREW SZYDLO (Ahli Sejarah Kimia): Dia memiliki pikiran subur yang fenomenal. Dia adalah seorang penemu yang memiliki keunggulan. Seluruh dunia dipenuhi oleh dunia alkimia, mesin gerak abadi, gagasan tentang waktu, ruang, planet, bulan, matahari, tuhan. Dia adalah orang yang sangat religius. Dia adalah orang yang menghadirkan alam fenomenal. Sebuah galaksi kemungkinan. NARRATOR: Dr. Andrew Szydlo, ahli kimia yang memiliki daya tarik seumur hidup untuk Drebbel, menikmati reinkarnasinya sebagai penyihir istana besar. Seperti kebanyakan ahli alkimia lainnya, Drebbel merahasiakan metode rahasianya. Dr. Szydlo ingin menguji gagasannya tentang bagaimana Drebbel menciptakan buatan dingin. ANDREW SZYDLO: Ketika Drebbel berusaha mencapai suhu terendah, dia tahu bahwa es, tentu saja, adalah titik beku, yang paling dingin yang bisa Anda alami. Tapi dia pasti menyadari fakta-fakta, melalui pengalamannya, bahwa mencampur es dengan garam berbeda bisa membuat Anda memiliki suhu yang lebih dingin. NARRATOR: Garam akan menurunkan suhu di mana es mencair. Dr Szydlo berpikir Drebbel mungkin menggunakan garam meja biasa, yang memberikan penurunan suhu terbesar. Tapi garam dan es saja tidak cukup untuk mendinginkan udara dalam interior yang begitu besar. Drebbel terkenal karena merancang alat peraga yang rumit, gairah yang dimiliki oleh Dr. Szydlo, yang memiliki gagasan untuk mesin alkemis. ANDREW SZYDLO: Jadi, di sini, kita akan memiliki kipas angin, yang akan dibalik, meniup udara hangat di atas pembuluh dingin di sana. Dan saat udara bertiup di atas stoples dingin ini, kami akan memiliki unit pendingin udara pertama di dunia. NARRATOR: Tapi bisakah ini benar-benar berubah musim panas ke musim dingin ANDREW SZYDLO: Idenya adalah mengaduknya sebaik mungkin, dalam lima detik Anda harus melakukannya. NARRATOR: Dr. Szydlo meletakkan stoples campuran beku untuk menciptakan koridor dingin agar udara bisa lewat. ANDREW SZYDLO: Sekarang kita bisa merasakan kedinginannya. Sebenarnya, saya bisa merasakan udara dingin benar-benar jatuh di tangan saya, karena udara dingin, tentu saja, lebih padat daripada udara hangat, dan orang bisa merasakannya dengan cukup jelas di jari. NARRATOR: Pertanyaan penting: apakah embusan udara hangat menjadi dingin ANDREW SZYDLO: Saya bisa merasakan, tentu saja, semburan udara dingin memukul saya saat sampul kedua dilepaskan. Nah, suhu. Berada di posisi 14 saat ini. Ya, teruskan saja. Itu pasti arah yang benar. NARRATOR: King James pasti terguncang oleh pertemuannya dengan dingin buatan manusia. Apakah Drebbel telah menulis akrobatnya yang hebat, dia mungkin telah mencatat sejarah sebagai penemu AC, namun akan hampir tiga abad sebelum ide ini benar-benar lepas landas. Untuk memajukan ilmu pengetahuan dan menaklukkan dingin dibutuhkan pendekatan yang sangat berbeda, metode ilmiahnya. Pertanyaan mendasarnya, Apa itu Robert Boyle yang berhantu dingin hampir 50 tahun kemudian. Putra Earl of Cork, seorang bangsawan kaya, Boyle menggunakan kekayaannya untuk membangun sebuah laboratorium yang luas. Boyle terkenal dengan eksperimennya tentang sifat udara, tapi ia juga menjadi tuan rumah dingin pertama. Percaya untuk menjadi subjek yang penting namun terbengkalai, dia melakukan ratusan percobaan. SIMON SCHAFFER: Dia bekerja melalui, sangat sistematis, serangkaian gagasan tentang apa itu dingin: Apakah itu berasal dari udara Apakah itu berasal dari tidak adanya cahaya Apakah ada partikel partikel dingin yang disebut frigorific NARRATOR: In Hari Boyles, pandangan yang dominan adalah bahwa dingin adalah zat primordial yang dibawa tubuh saat mereka semakin dingin dan mengeluarkannya saat mereka melakukan pemanasan. Pandangan inilah yang akhirnya digantikan oleh Boyle oleh serangkaian percobaan matang dengan hati-hati terhadap air. Pertama, dia dengan hati-hati menimbang satu barel air dan membawanya keluar di salju, membiarkannya membeku dalam semalam. Boyle penasaran dengan cara air berkembang saat beralih ke es. Dia beralasan bahwa jika, begitu air menjadi es, larasnya membebani lebih banyak lagi, maka mungkin dingin adalah zat. Tapi ketika mereka kembali membebani larasnya, mereka menemukannya beratnya persis sama. SIMON SCHAFFER: Jadi apa yang harus terjadi, Boyle menduga, apakah partikel air bergerak lebih jauh, dan itu adalah ekspansi, bukan substansi yang mengalir ke laras dari luar. NARRATOR: Boyle menjadi semakin yakin bahwa dingin bukanlah zat tapi sesuatu yang terjadi pada partikel individu, dan dia mulai memikirkan kembali eksperimennya sebelumnya dengan udara. Seperti materi seperti udara menjadi lebih hangat, ia cenderung meluas. Boyle membayangkan partikel udara itu seperti mata air kecil, sedikit demi sedikit terlepas, dan mengambil lebih banyak tempat saat mereka memanas. SIMON SCHAFFER: Kesimpulan Boyles, di sini, adalah bahwa panas adalah bentuk gerak dari jenis tertentu, dan karena tubuh yang mendingin mereka bergerak semakin sedikit. NARRATOR: Buku terlaris Boyles terbilang dingin, namun dia mendapati studinya merepotkan dan penuh dengan kesulitan, menyatakan bahwa dia merasa seperti seorang dokter yang mencoba bekerja di negara terpencil tanpa mendapatkan keuntungan dari instrumen atau obat-obatan. Untuk menjelajahi negeri dingin dengan baik, Boyle mengeluhkan kurangnya alat vital, termometer yang akurat. Baru pada pertengahan abad ke-17, pemukul kaca di Florence mulai menghasilkan termometer yang dikalibrasi secara akurat. Sekarang menjadi mungkin untuk mengukur derajat panas dan dingin. Seperti eksperimen di Boyles, panas membuat sebagian besar zat berkembang. Termometer awal menggunakan alkohol, yang lebih ringan dari pada merkuri dan mengembang lebih banyak dengan panas, sehingga termometer awal ini kadang-kadang panjang beberapa meter dan sering meluncur menjadi spiral. Tapi masih ada satu masalah utama dengan semua termometer: tidak adanya skala suhu yang diterima secara universal. HASOK CHANG (University College London): Ada berbagai macam cara untuk mencoba memasukkan angka-angka ini melalui panas dan dingin. Dan mereka, secara keseluruhan, sama sekali tidak saling setuju. Jadi satu orang di Florence membuat satu jenis termometer, pria lain di London membuat jenis yang berbeda, dan mereka bahkan tidak memiliki skala yang sama. Jadi, ada banyak masalah dalam mencoba standarisasi termometer. NARRATOR: Tantangannya adalah menemukan kejadian di alam yang selalu terjadi pada suhu yang sama dan menjadikannya titik tetap. Di ujung bawah skala, itu mungkin es seperti saat meleleh di ujung atas, lilin itu bisa dipanaskan sampai titik lelehnya. Skala suhu pertama yang diadopsi secara luas dirancang oleh Gabriel Daniel Fahrenheit, pembuat instrumen berbakat yang membuat termometer untuk ilmuwan dan dokter di seluruh Eropa. Dia memiliki beberapa titik tetap: dia menggunakan campuran es, air, dan garam selama nol derajat esnya yang mencair dalam air pada suhu 32 derajat dan untuk titik tetap atas, suhu tubuh manusia pada suhu 96 derajat, yang mendekati Nilai modern HASOK CHANG: Salah satu hal yang dapat dicapai Fahrenheit adalah membuat termometer cukup kecil, dan itu dilakukannya dengan menggunakan merkuri, berlawanan dengan alkohol atau udara, yang digunakan orang lain. Dan karena termometer merkuri kompak, jelas jika Anda mencoba menggunakannya untuk tujuan klinis, Anda tidak menginginkan hal yang besar menempel keluar dari pasien. Jadi kenyataan bahwa dia bisa membuat mereka kecil dan nyaman, sepertinya itulah yang membuat Fahrenheit begitu terkenal dan sangat berpengaruh. NARRATOR: Seorang astronom Swedia, Anders Celcius, yang mengemukakan gagasan untuk membagi skala antara dua titik tetap menjadi 100 divisi. HASOK CHANG: Skala asli yang digunakan oleh Celcius terbalik, jadi dia memiliki titik didih air sebagai nol, dan titik bekunya adalah 100, dengan angka terus meningkat saat kita di bawah titik beku. Dan ini adalah misteri kecil lain dalam sejarah termometer yang tidak kita ketahui dengan pasti. Apa yang dia pikirkan saat dia memberi label seperti ini Dan ahli botani Linnaeus, yang saat itu adalah presiden Akademi Swedia yang, setelah beberapa tahun, berkata, Yah, kita perlu menghentikan omong kosong ini, dan membalikkan skala untuk memberi Kita yang sekarang kita sebut skala Celsius, hari ini. NARRATOR: Sebuah pertanyaan yang tidak pernah dipikirkan siapa pun saat merancang timbangan suhu adalah seberapa rendah Anda dapat pergi Apakah ada batasan suhu terendah yang absolut Gagasan bahwa mungkin ada titik balik dalam sejarah dingin. HASOK CHANG: Cerita dimulai dengan fisikawan Prancis Guillaume Amontons. Dia melakukan eksperimen pemanasan dan pendinginan tubuh udara untuk melihat bagaimana mereka berkembang dan berkontraksi. NARRATOR: Amonton udara panas dalam bola kaca dengan menempatkannya di air panas. Sama seperti balon udara panas, udara di bola kaca melebar saat tekanan yang meningkat memaksa kolom merkuri naik ke tabung. Lalu ia mencoba mendinginkan udara. HASOK CHANG: Dia memperhatikan hal itu, nah, saat Anda mendinginkan tubuh, tekanannya akan turun. Dan dia berspekulasi, Nah, apa yang akan terjadi jika kita terus-menerus mendinginkannya. NARRATOR: Dengan merencanakan suhu yang turun ini terhadap tekanan, Amontons melihat bahwa saat suhu turun, begitu juga tekanannya, dan ini memberinya gagasan yang luar biasa. ANDREW SZYDLO: Amontons mulai mempertimbangkan kemungkinannya, Apa yang akan terjadi jika Anda memproyeksikan baris ini sampai tekanannya nol. Ini adalah pertama kalinya dalam sejarah yang orang benar-benar mempertimbangkan konsep suhu nol mutlak: nol Tekanan, suhu nol HASOK CHANG: Ide itu cukup revolusioner, saat Anda memikirkannya, karena Anda tidak akan berpikir bahwa suhu memiliki batas batas bawah, atau nol, karena di ujung atasnya bisa terus selamanya, menurut kami, sampai panasnya. Dan lebih panas dan lebih panas. Tapi entah mengapa, mungkin ada titik nol di mana semua ini dimulai. Jadi Anda benar-benar bisa memberikan perhitungan dimana titik nol ini nantinya. Amontons tidak melakukan perhitungan itu sendiri, tapi beberapa orang lain melakukannya kemudian. Dan ketika Anda melakukannya, Anda, Anda mendapatkan nilai yang sebenarnya tidak jauh dari nilai modern, kira-kira, minus-273 celcius. NARRATOR: Dalam satu pukulan, Amontons menyadari bahwa meski suhu bisa terus naik selamanya, mereka hanya bisa jatuh sejauh titik absolut ini, yang sekarang diketahui minus-273 derajat celcius. Baginya, ini adalah batas teoritis, bukan tujuan yang ingin dicapai. Sebelum para ilmuwan bisa melangkah menuju titik nol ini, jauh di luar suhu terdingin di Bumi, mereka harus menyelesaikan pertanyaan mendasar. Sekarang, kebanyakan ilmuwan mendefinisikan dingin hanya karena tidak adanya panas, tapi apa yang sebenarnya terjadi sebagai zat yang dihangatkan atau didinginkan masih diperdebatkan dengan hangat. SIMON SCHAFFER: Argumen orang-orang seperti Amonton sepenuhnya bergantung pada gagasan bahwa panas adalah bentuk gerak dan partikel bergerak lebih dan lebih erat bersamaan sebagai substansi di mana mereka berada dalam pendingin dan pendingin. NARRATOR: Sayangnya sains dingin akan mengalami kemunduran serius. Gagasan bahwa pendinginan disebabkan oleh partikel yang melambat mulai keluar dari mode. Pada akhir abad ke-18, teori persaingan panas dan dingin muncul yang menggoda menarik perhatian, tapi sama sekali salah. Itu disebut teori kalori, dan pendukung utamanya adalah ahli kimia Prancis besar Antoine Lavoisier. Seperti kebanyakan ilmuwan saat itu, Lavoisier adalah seorang bangsawan kaya yang mendanai penelitiannya sendiri. Dia dan istrinya, Madame Lavoisier, yang membantu eksperimennya, bahkan menugaskan pelukis terkenal David untuk melukis potret mereka. Lavoisier melakukan eksperimen untuk mendukung gagasan keliru bahwa panas adalah zat, cairan tanpa bobot yang ia sebut kalor. HASOK CHANG: Dia berpikir, dalam keadaan padat materi, molekul-molekul itu hanya dikemas rapat bersamaan, dan ketika Anda menambahkan kalori lebih banyak dan lebih banyak lagi, kalori ini akan menyiram dirinya di antara partikel-partikel materi ini dan melonggarkannya. Jadi, gagasan dasarnya adalah bahwa kalori adalah cairan ini, seperti yang dia katakan, sendiri yang menjijikkan. Itu hanya cenderung untuk memisahkan hal-hal yang terpisah satu sama lain. Dan itulah gagasan dasarnya tentang panas. Begitu dingin hanya ketiadaan kalori, atau relatif kurang kalori. NARRATOR: Lavoisier bahkan memiliki alat untuk mengukur kalori, yang dia sebut kalorimeter. Dia mengemasi kompartemen luar dengan es. Di dalamnya ia melakukan eksperimen yang menghasilkan panas, terkadang dari reaksi kimia, kadang dari binatang, untuk menentukan berapa kalor yang dilepaskan. Dia mengumpulkan air dari es yang mencair dan menimbangnya untuk menghitung jumlah kalor yang dihasilkan dari masing-masing sumber. ROBERT FOX (Universitas Oxford): Saya rasa hal yang paling mencolok tentang Lavoisier adalah dia melihat kalori sebagai zat yang sebanding dengan materi biasa, sampai-sampai ia termasuk kalori dalam daftar unsur-unsurnya. SIMON SCHAFFER: Memang untuk Lavoisier, elemennya, seperti oksigen atau nitrogen. Gas oksigen terbuat dari oksigen plus kalorik, dan jika Anda mengeluarkan kalori, mungkin oksigen bisa mencair. Jadi modelnya yang sangat sulit untuk digeser, karena ini menjelaskan begitu banyak, dan memang, kimia Lavoisiers sangat berhasil. Namun, cerita Lavoisiers tentang kalori segera dirusak. NARRATOR: Tapi ada satu orang yang yakin Lavoisier salah dan bertekad menghancurkan teori kalorika. Namanya adalah Count Rumford. Count Rumford memiliki masa lalu yang penuh warna. Ia lahir di Amerika, memata-matai Inggris selama Revolusi, dan setelah dipaksa ke pengasingan, menjadi menteri pemerintahan yang berpengaruh di Bavaria. Di antara tanggung jawabnya yang beragam adalah karya artileri, dan di sinilah, pada tahun 1790-an, dia mulai memikirkan bagaimana dia bisa membantah teori kalori dengan menggunakan meriam yang membosankan. Rumford menyadari bahwa gesekan dari batalnya laras meriam menghasilkan banyak panas. Dia memutuskan untuk melakukan eksperimen untuk mengukur berapa banyak. Dia mengadaptasi mesin yang membosankan untuk menghasilkan lebih banyak panas dengan memasang penggerek tumpul yang memiliki satu ujung terendam dalam jaket air. Saat meriam berbalik melawan penggerek, suhu air meningkat dan, akhirnya, direbus. Semakin lama ia bosan, makin banyak panas yang dihasilkan. SIMON SCHAFFER: Bagi Rumford, yang ditunjukkannya adalah bahwa panas itu pastilah bentuk gerak, dan panas bukanlah zat karena Anda bisa menghasilkan sejumlah besar panas tanpa batas hanya dengan memutar meriam. NARRATOR: Meski usaha terbaik Count Rumfords, teori kalori Lavoisiers tetap dominan sampai akhir abad ke-18. Prestise prestasinya sebagai ahli kimia berarti beberapa orang berani menantang gagasannya, tapi ini tidak melindunginya dari kekacauan revolusioner di Prancis, yang akan mengganggu penelitiannya. Pada puncak Pemerintahan Teror, Lavoisier ditangkap dan akhirnya kehilangan kepalanya. SIMON SCHAFFER: Begitu dia dipenjara, istrinya meninggalkan Prancis dan akhirnya bertemu dengan Rumford, saat dia pindah ke Eropa Barat pada awal 1800an. Rumford kemudian menikahinya. Jadi hed menikahi janda pria yang menemukan teori bahwa hed hancur. NARRATOR: Perkawinan berumur pendek. Setelah tahun yang tersiksa, Rumford meninggalkan Madame Lavoisier dan mengabdikan sisa hidupnya untuk cinta pertamanya, sains. Akan hampir 50 tahun sebelum gagasan Rumford bahwa suhu hanyalah ukuran pergerakan partikel yang diterima. Dengan panas, partikel-partikel yang kita kenal sekarang saat atom naik, dan dengan dingin, mereka melambat. Dedikasi Rumfords terhadap sains membuat dia menjadi pendiri Royal Institution di London, dan di sinilah terobosan besar berikutnya dalam penaklukan dingin akan terjadi. Michael Faraday, yang kemudian menjadi terkenal karena karyanya tentang listrik dan magnet, akan mengambil langkah awal yang kritis dalam penurunan panjang menuju nol mutlak, ketika dia diminta untuk menyelidiki sifat klorin dengan menggunakan kristal hidrat klor. Percobaan ini berpotensi meledak-ledak, yang mungkin mengapa hal itu masih terjadi pada Faraday8212 dan mungkin juga mengapa Dr. Andrew Szydlo penasaran untuk mengulanginya hari ini. ANDREW SZYDLO: Kami akan melakukan percobaan yang sangat berbahaya di mana Michael Faraday, pada tahun 1823, memanaskan zat ini di sini, hidrat klorin, dalam tabung tertutup. LAB ASSISTANT: Itu disegel, Andrew. ANDREW SZYDLO: NARRATOR BENAR-BENAR BENAR: Dalam percobaan awal, Faraday mengambil tabung yang disegel dan memanaskan ujungnya yang berisi hidrasi klorin dalam air panas. Dia meletakkan ujung satunya di bak mandi es. Segera ia melihat gas klorin kuning dilepaskan. ANDREW SZYDLO: Karena gas sedang diproduksi, tekanan terbentuk. Ray, di sinilah mulai berbahaya, jadi jika Anda sekarang mundur beberapa langkah. NARRATOR: Ketika Faraday melakukan eksperimen, seorang pengunjung, Dr. Paris, datang untuk melihat apa yang sedang dilakukannya. Paris menunjukkan beberapa benda berminyak di dasar tabung. Faraday penasaran, dan memutuskan untuk membuka tabungnya. ANDREW SZYDLO: Baiklah, jadi mari kita lihat di dalam sini. NARRATOR: Ledakan mengirim pecahan kaca terbang. Dengan pelepasan tekanan yang tiba-tiba, cairan berminyak itu lenyap. ANDREW SZYDLO: Dan itu dia. LAB ASSISTANT: Apa itu yang terjadi ANDREW SZYDLO: Ya, memang itulah yang terjadi. Ini terbuka, kaca terbang, dan. Bisakah Anda mendeteksi bau kuat klorin LAB ASSISTANT: Saya bisa sekarang. ANDREW SZYDLO: Tentu saja. Nah, dia mendeteksi bau klorin yang kuat dan ini, ini adalah misteri besar baginya. NARRATOR: Faraday segera menyadari bahwa tekanan yang meningkat di dalam tabung tertutup menyebabkan gas mencair. Dan saat tabung itu pecah, cairannya menguap, sama seperti panas yang harus diaplikasikan untuk menguapkan air. Dia melihat bahwa energi dari udara di sekitarnya telah mengubah klorin cair menjadi gas. Dengan deduksi yang brilian, Faraday menyadari bahwa dengan menyerap panas dari udara, ia telah mendinginkan, atau mendinginkan, sekitarnya. Michael Faraday telah menghasilkan dingin. Kemudian ia menggunakan teknik yang sama dengan amonia, yang menyerap lebih banyak panas. Dia memperkirakan suatu saat pendinginan ini bisa bermanfaat secara komersial. Faraday tidak tertarik pada eksploitasi komersial, tapi di seberang Atlantik, seorang pengusaha Yankee memiliki filosofi yang sangat berbeda. Frederick Tudor sempat bercakap-cakap dengan saudaranya yang membawanya ke jalan untuk menjadi salah satu orang terkaya di Amerika. DENNIS PICARD (Museum Storrowton): Cerita berlanjut: di meja makan, mereka mencoba memutuskan apa yang mereka miliki di tanah pertanian mereka sehingga mereka bisa menghasilkan uang dari sana. Dan tentu saja ada banyak, banyak batu, tapi orang-orang werent akan membayar untuk itu. Jadi mereka datang dengan ide mungkin es, karena beberapa daerah tidak memiliki es. Dan pada mulanya mulanya mulanya gila, tapi terbayar lunas. NARRATOR: Ketika Tudor mulai memanen es dari kolam New England, dia segera menyadari bahwa dia memerlukan alat khusus untuk memenuhi permintaan yang besar. DENNIS PICARD: Kami memiliki gergaji, dan gergaji adalah perbaikan dari gergaji kayu tua. Mereka memiliki gigi yang diasah di kedua sisi dan diatur sehingga memotong pada kedua atas dan bawah stroke. Seorang kru bisa membersihkan kolam seluas tiga hektar dengan mudah dalam beberapa hari. NARRATOR: Tudor mimpi membuat es tersedia bagi semua orang tidak terbatas pada New England. Dia ingin mengirimkan es ke bagian dunia yang panas, seperti Karibia dan Deep South. DENNIS PICARD: Ketika Tudor pertama kali mencoba meyakinkan pemilik kapal untuk memasukkan muatan air beku ke dalam kapal, mereka semua menolak karena mereka mengatakan kepadanya bahwa air berada di luar lambung kapal tidak di dalamnya. Jadi dia harus mencari investor lain untuk mendapatkan uangnya untuk membeli kapal sendiri. Dan dia membeli sebuah kapal dengan nama The Favorite. NARRATOR: New England menjadi kulkas bagi dunia, dengan pengiriman es ke Karibia, pantai Amerika Selatan dan Eropa. Tudor bahkan sampai ke India dan China. Menonton pemotong es yang bekerja di Walden Pond, Henry Thoreau kagum bahwa air dari pantainya yang mengayuh sepi mengelilingi dunia untuk berakhir di cawan seorang filsuf India Timur. Tudor, yang segera dikenal sebagai raja es, mulai menggunakan kuda dan tim besar untuk memanen danau yang lebih besar dan lebih besar, karena permintaan es tumbuh. Selama paruh kedua abad ke-19, industri es akhirnya mempekerjakan puluhan ribu orang. DENNIS PICARD: Tudor menjadi distributor es terbesar, dan dia menjadi salah satu jutawan Amerika pertama. Dan sedang berbicara tentang salah satu kapalnya yang pergi ke Karibia memberinya keuntungan sebanyak 6.000. Sekarang, ini dalam periode waktu ketika orang berpenghasilan 200 sampai 300 tahun8282 keluarga rata-rata8212sehingga seseorang menghasilkan ribuan dolar hanya tidak terbayangkan. Dan itu akan kehilangan 20 persen es Anda saat sampai di sana. Masih ada sejumlah besar keuntungan. NARRATOR: Kesuksesan Tudor didasarkan pada sifat fisik es yang luar biasa. Dibutuhkan jumlah panas yang sama untuk mencairkan blok es seperti halnya memanaskan air dalam jumlah yang setara sampai sekitar 80 derajat Celsius. Ini berarti es butuh waktu lama untuk meleleh, bahkan saat dikirim ke iklim yang lebih panas. Apa yang dimulai sebagai perusahaan keluarga kecil berubah menjadi bisnis global. Frederick Tudor telah melakukan industrialisasi dengan cara yang sama, pelopor uap yang hebat telah memanfaatkan panasnya. Menjelang tahun 1830-an, revolusi industri berjalan lancar. Namun, ironisnya, tidak sampai sekelompok ilmuwan kecil mengerjakan prinsip-prinsip dasar bagaimana mesin uap mengubah panas menjadi gerak sehingga langkah selanjutnya dalam penaklukan dingin bisa dilakukan. Baru setelah memecahkan teka-teki mesin panas ini, bisakah mesin dingin pertama dibuat untuk menghasilkan pendinginan buatan. SIMON SCHAFFER: Berapa banyak pekerjaan yang berguna yang bisa Anda dapatkan dari jumlah panas yang diberikan Pada awal 1800-an, itu telah menjadi masalah ekonomi terpenting di Eropa. Untuk mendapatkan keuntungan adalah mengubah panas menjadi gerak secara efisien, tanpa membuang panas dan mendapatkan jumlah maksimum efek mekanis. NARRATOR: Orang pertama yang benar-benar terlibat dengan masalah ini adalah seorang insinyur artileri Prancis muda, Sadi Carnot. Dia berpikir bahwa meningkatkan efisiensi mesin uap dapat membantu ekonomi Frances yang lesu setelah kekalahan di Waterloo pada tahun 1815. Bekerja di Conservatoire des Arts et Meacutetiers, dia mulai menganalisis bagaimana mesin uap mampu mengubah panas menjadi pekerjaan mekanis. SIMON SCHAFFER: Pada mesin uap, terlihat seolah-olah panas mengalir di sekitar mesin, dan saat mengalir, mesin melakukan pekerjaan mekanis. Implikasinya ada panas yang tidak dikonsumsi atau dihancurkan, Anda cukup mengedarkannya dan itu berhasil. NARRATOR: Carnot menyamakan aliran panas ini dengan aliran air di atas kincir air. Dia melihat bahwa jumlah pekerjaan mekanis yang dihasilkan bergantung pada seberapa jauh airnya turun. Ide barunya adalah bahwa mesin uap bekerja dengan cara yang sama, kecuali musim gugur ini adalah penurunan suhu dari bagian terpanas ke bagian terdingin mesin. Semakin besar perbedaan suhu, semakin banyak pekerjaan yang dihasilkan. Carnot menyaring gagasan mendalam ini ke dalam buku yang mudah diakses untuk pembaca umum, yang berarti sebagian besar diabaikan oleh para ilmuwan daripada digembar-gemborkan sebagai karya klasik. ROBERT FOX: Nah ini bukunya. Its Carnots hanya publikasi, Refleksi pada Motif Power of Fire 1824. Sebuah buku kecil, hanya 118 halaman, menerbitkan hanya 600 eksemplar, dan dalam masa hidupnya sendiri hampir tidak diketahui. Dua puluh tahun setelah publikasi tersebut, William Thomson, fisikawan Skotlandia, benar-benar bermaksud menemukan sebuah salinan. Dia di sini, di Paris, dan akun-akun yang kami sarankan untuk menghabiskan banyak waktu mengunjungi toko buku, mengunjungi toko buku di tepian Seine, mencari, selalu meminta buku itu. Dan penjual buku mengatakan kepadanya bahwa mereka belum pernah mendengarnya. NARRATOR: Saat itu, William Thomson, yang kemudian menjadi Lord Kelvin, raksasa di bidang termodinamika baru ini, terkesan oleh gagasan orang-orang Carnots bahwa gerakan panas menghasilkan karya yang berguna di mesin. Tapi saat kembali ke rumah, dia mendengar tentang teori alternatif dari pembuat bir Manchester bernama James Joule. HASOK CHANG: Joule berpendapat bahwa Carnot salah, bahwa panas yang tidak menghasilkan hanya dengan gerakannya, panas benar-benar berubah menjadi pekerjaan mekanis, yang merupakan ide yang sangat aneh saat Anda memikirkannya. Apakah semua sekarang terbiasa memikirkan energi dan bagaimana ia bisa mengambil semua bentuk yang berbeda, tapi itu adalah ide revolusioner bahwa panas dan energi mekanis berada di bawah, hal yang sama. NARRATOR: Percobaan yang meyakinkan Joule tentang ini dipasang di ruang bawah tanah tempat pembuatan birnya. Ini mengubah gerakan mekanis menjadi panas, hampir seperti mesin uap secara terbalik. Dia menggunakan bobot yang jatuh untuk menggerakkan dayung di sekitar drum air. Gesekan dari proses ini menghasilkan sejumlah panas. Hanya bir yang memiliki termometer cukup akurat untuk mencatat kenaikan suhu kecil ini yang disebabkan oleh jumlah kerja mekanik yang terukur. SIMON SCHAFFER: Joule bekerja penting karena ini adalah pertama kalinya seseorang meyakinkan mengukur nilai tukar antara gerakan dan panas. Dia membuktikan adanya sesuatu yang mengubah antara panas dan gerak. Sesuatu yang akan disebut energi 8212 dan karena itulah unit energi dasar dalam sistem unit internasional yang baru dinamai menurut namanya, Joule. NARRATOR: Gagasan Joule dan Carnots digabungkan oleh Thomson untuk menghasilkan apa yang kemudian dikenal sebagai Hukum Termodinamika. Hukum pertama, dari pekerjaan Joule, menyatakan bahwa energi dapat dikonversi dari satu bentuk ke bentuk lain tetapi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan. Hukum kedua, dari teori Carnots, menyatakan bahwa panas mengalir dalam satu arah saja, dari panas ke dingin. Pada paruh kedua abad ke-19, pemahaman baru ini membuka jalan bagi kekuatan uap untuk memproduksi es secara artifisial. Mesin pembuat es, seperti ini, didasarkan pada prinsip yang ditemukan oleh Michael Faraday, yang menunjukkan bahwa ketika amonia berubah dari cairan menjadi gas, ia menyerap panas dari sekitarnya. Bagian dari apa yang sekarang dikenal sebagai siklus pendinginan. Pada tahap pertama siklus ini, piston raksasa memampatkan gas amonia menjadi cairan panas. Amonia cair yang panas dipompa ke dalam koil kondensor, dimana didinginkan dan dimasukkan ke dalam pipa di bawah tangki air raksasa. Kemudian tekanan dilepaskan, amonia cair menguap, menyerap panas dari air sekitarnya. Berangsur-angsur tangki air menjadi balok es. Pada tahun 1880-an, banyak kota di Amerika memiliki tanaman es seperti ini, yang bisa menghasilkan 150 ton es sehari. Untuk pertama kalinya, es yang diproduksi secara artifisial mengancam perdagangan es alami yang diciptakan oleh Frederick Tudor. Keinginan Amerika untuk es tak pernah terpuaskan. Rumah pembantaian, tempat pembuatan bir dan gudang makanan semuanya membutuhkan es. Hewan-hewan dibongkar di jalur produksi di Chicago dan dagingnya dimasukkan ke dalam kotak es yang didinginkan oleh kereta api. OLD NEWSREEL:. Ternak, dalam perjalanan ke pusat pengepakan daging besar bangsa, untuk memasarkan makanan dari segala jenis, dengan aman dan cepat dikirim ke mobil kulkas. NARRATOR: Saat buah dan sayuran tersedia di luar musim, makanan perkotaan meningkat, membuat penduduk kota menjadi orang yang paling baik makan di dunia. Dan untuk menjaga segala sesuatunya tetap segar di rumah, manusia es melakukan pengiriman mingguan untuk mengisi ulang lemari es. TOM SHACHTMAN (Pengarang, Absolute Zero): Pendinginan membuat perbedaan besar pada kehidupan masyarakat, terutama, dalam makanan mereka, apa yang mungkin mereka makan. They can go to the store once a week they dont have to go every day. They can obtain, at that store, foods that are from almost anywhere in the world, that have been transported and kept cool, and then they can keep them in their own home. NARRATOR: Eventually the ice man disappeared, as more and more households bought electric refrigerators. These used the same basic principles as the old ice making machines: liquid ammonia circulating in pipes evaporates, draining the heat away from the food inside. Compressed by an electric pump, the gas is condensed back into liquid ammonia and the cycle begins again. TOM SHACHTMAN: The electric power companies loved refrigerators because they ran all day and all night. They may not have used that much power for each hour but they continued to use that, so one of the ways that they sold rural electrification was the possibility of having your own refrigerator. NARRATOR: In the early days, the freezer was used to freeze water, nothing else. Freezing was seen as having the same damaging effects as frost. The man who would change this idea forever was a scientist and explorer called Clarence Birdseye. In 1912, Birdseye set off on an expedition to Labrador, and the temperature dropped to 40 degrees below freezing. The Inuit had taught Birdseye how to ice fish by cutting a hole in the ice several feet thick. When he caught a fish, he found it froze almost as soon as it hit the air. This process seemed to preserve the fish in a unique way. TOM SHACHTMAN: When you went to cook this fish, it tasted just as good if it was fresh, and he couldnt figure that out, because when he froze fish at home they would taste terrible. So when he got back home he finally tried to figure out what was the difference between the quick freezing and the usual freezing. NARRATOR: Under closer examination, he could see what was happening to the fish cells. With slow freezing, large ice crystals formed which distorted and ruptured the cells. When thawed, the tissue collapsed and all the nutrients and flavor washed away, the so-called mushy strawberry syndrome. But with fast freezing, only tiny ice crystals were formed inside the cells, and these caused little damage. It was all down to the speed of the freezing process, a simple concept, but it took Clarence Birdseye another 10 years to perfect a commercial fast-freezing technique that would mimic the natural process hed experienced in Labrador. In 1924, he opened a flash-freezing plant in Gloucester, Massachusetts, that froze freshly-landed fish at minus-45 degrees. TOM SHACHTMAN: He then extended that to all sorts of other kinds of meats and produce and vegetables and, almost single-handedly, invented the frozen food industry. NARRATOR: Refrigerators and freezers would eventually become icons of modern living. But there was a less visible cold transformation happening at the same time. This would also have a huge impact on urban life: the cooling of the air itself. Three centuries had passed since Cornelius Drebbel had shaken King James in Westminster. Now, at the dawn of the 20th century, air cooling was about to shake the world. FIRST MAN IN CAR (Old television commercial): Tell me, what is the lowdown on this air conditioning thing SECOND MAN IN CAR (Old television commercial): Now youve started something by asking me that. NARRATOR: Air conditioning was about to transform modern life. And the person responsible was Willis Carrier, who started off working for a company that made fans. MARSHA ACKERMANN (Author, Cool Comfort ) : Carrier is sent to Brooklyn for a very special job in 1902. The company that publishes the magazine Judge . one of the most popular full color magazines in America at this particular time, is having a huge problem. Its July in Brooklyn and the ink for which they. which they use on their beautiful covers is sliding off the pages. It will not stick because the humidity is too high. Carrier, using some principles that hes been developing as a young, new employee of this fan company, finds a way to get out the July, 1902, run of the Judge magazine, and from there he begins to eventually build his air conditioning empire. NARRATOR: Its based on a simple principle. VOICE (Old television commercial) : Control of humidity through control of temperature, that was Willis Carriers idea. NARRATOR: He used refrigeration to cool the water vapor in the humid air. The vapor condensed into droplets, leaving the air dry and cool. The demand for air conditioning gradually grew. In the 1920s movie houses were among the first to promote the benefits. People would flock there in summer to escape the heat. MARSHA ACKERMANN: The movies are wildly popular, and the air conditioning certainly helps to attract an audience, especially if they happen to be walking down the street on a horribly hot day, and they duck into this movie theatre and have this wonderful experience. NARRATOR: Air conditioning became increasingly common in the workplace, too, particularly in the South, where textile and tobacco factories were almost unbearable without cooling. VOICE (Archival Industrial film) : When employees breathe good air and feel comfortable, they work faster and do a better job. RAYMOND ARSENAULT (University of Southern Florida) : I think some people think that these were nice, you know, compassionate employers who were cooling down the workplace for the workers, but of course nothing could be further from the truth. That was an inadvertent by-product, but, actually, this was a, a quality control device to control the breaking of fibers in cotton mills, to get consistent, you know, quality control in these various industries, to control the dust that had bedevilled tobacco stemming room workers for decades. I think the workers, obviously, went home and8212to their un-air-conditioned shacks in most cases8212and talked about how nice and cool it was, working during the day. VOICE (Old television commercial) : Its silly to suffer from the heat when you can afford the modest cost of air conditioning. NARRATOR: By the 1950s, people were air conditioning their homes with stand-alone window units that could be easily installed. This wasnt just an appliance, it offered a new, cool way of life. RAYMOND ARSENAULT: Walking down a typical Southern street prior to the air conditioning revolution, you would have seen families, individuals, outside. They would have been on their porches, on each others porches. There was a visiting tradition, a real sense of community. Well, I think all that changes with air conditioning. And you walk down that same street, and, basically, what youll hear are not the voices of people talking on the porch, youll hear the whir of the compressors. VOICE (Old television commercial) : Guess what weve got An RCA room air conditioner. Im a woman, and I know how much pure air means to mother in keeping our rooms clean and free from dust and dirt. NARRATOR: Control of the cold has transformed city life. Refrigeration helped cities expand outwards by enabling large numbers of people to live at great distances from their source of food. Air conditioning enabled cities to expand upwards. Beyond 20 stories, high winds make open windows impractical, but, with air conditioning, 100-story skyscrapers were possible. SIMON SCHAFFER: Technologies emerged which not only worked to insulate human society against the evils of cold, but turned cold into a productive, manageable, effective resource8212on the one hand, the steam engine, on the other the refrigerator8212those two great symbols of 19th century world which completely changed the society and economy of the planet. All that is part of, I think, what we could call bringing cold to market, turning it from an evil agent that you feared into a force of nature from which you could profit. NARRATOR: The explosive growth of the modern world over the last two centuries owes much to the conquest of cold, but this was only the beginning of the journey down the temperature scale. Going lower would be even harder, but would produce greater wonders that promise extraordinary innovations for the future. With rival scientists racing towards the final frontier, the pace quickens and the molecular dance slows, as they approach the holy grail of cold: absolute zero. On NOVAs Absolute Zero Web site, enter a virtual lab and see how close you can get to absolute zero. Make your own temperature scale and more. Find it on PBS.org. The conquest of conquest of cold continues. The quest to reach absolute zero opens up a new quantum world of possibilities. ALLAN GRIFFIN (University of Toronto) : The magnetic field repels the superconductor. SETH LLOYD (Massachusetts Institute of Technology, Department of Mechanical Engineering) : Why build quantum computers We actually can take atoms and, if we ask them nicely, theyll compute. NARRATOR: How low can we go And what will we find there ALLAN GRIFFIN: This is really one of the great phenomena in 20th century physics. NARRATOR: The Race for Absolute Zero . next time on NOVA. Major funding for NOVA is provided by David H. Koch. Dan. Discover new knowledge: HHMI. Major funding for Absolute Zero is provided by the National Science Foundation, where discoveries begin. Additional funding is provided the Alfred P. Sloan Foundation, to portray the lives of men and women engaged in scientific and technological pursuit. Major funding for NOVA is also provided by the Corporation for Public Broadcasting and PBS viewers like you. Terima kasih. To order this NOVA program, for 24.95 plus shipping and handling, call WGBH Boston Video at 1-800-255-9424. NOVA is a production of WGBH Boston. NARRATOR: The greatest triumph of civilization is often seen as our mastery of heat, yet our conquest of cold is an equally epic journey, from dark beginnings to an ultracool frontier. In the last 100 years, cold has transformed the way we live and work. Imagine supermarkets without refrigeration or frozen food, skyscrapers without air conditioning, hospitals without MRI machines or liquid oxygen. We take for granted the technology of cold, yet it has enabled us to explore outer space and the inner depths of our brain. And, as we develop new, ultracold technology to create quantum computers and high speed networks, it will change the way we work and interact. By the late 19th century, the ultimate extreme of cold had a number, minus-273 degrees Celsius, and a name, absolute zero: a frontier so enticing that rival physicists from all over Europe began a race towards this absolute limit of cold. It was a high-stakes pursuit, one that continues, even now, as we explore a strange quantum world where fluids appear to defy gravity and electricity flows freely without resistance. The Race for Absolute Zero . up next, on NOVA. Major funding for NOVA is provided by David H. Koch. Dan. Discover new knowledge: HHMI. Major funding for Absolute Zero is provided by the National Science Foundation, where discoveries begin. Additional funding is provided the Alfred P. Sloan Foundation, to portray the lives of men and women engaged in scientific and technological pursuit. Major funding for NOVA is also provided by the Corporation for Public Broadcasting and PBS viewers like you. Terima kasih. NARRATOR: A century ago, Antarctic explorers were pushing further and further towards the coldest place on Earth, the South Pole, where temperatures can plummet to minus-80 degrees. The competition to reach this goal was matched by a less publicized, but equally daunting, scientific endeavor: the attempt to reach the coldest point in the universe, absolute zero. Was it possible to attain this ultimate limit of temperature, minus-273 degrees Celsius Only in a laboratory, by liquefying gases, could scientific adventurers take the first steps towards this holy grail, a place where atoms come to a virtual standstill, utterly drained of all thermal energy. Among the frontrunners in the race towards absolute zero was James Dewar, a professor at the Royal Institution in London. JAMES DEWAR (Royal Institution in LondonDramatization) : It will be the greatest achievement of our age. NARRATOR: In 1891, he gave one of his celebrated Friday night public lectures on the wonders of the supercold, to celebrate the centenary of his great predecessor, Michael Faraday. JAMES DEWAR (Dramatization) : The descent to a temperature within five degrees of zero would open up new vistas of scientific inquiry, which would add immensely to our knowledge of the properties of matter. SIMON SCHAFFER (University of Cambridge) : James Dewar is a canny and, I think, very ambitious, practically-minded Scottish scientist. He could really show both his colleagues and the fee-paying audiences some of the secrets of nature. JAMES DEWAR (Dramatization) : Take this rubber ball. It bounces well, I think youll agree. But lets see what happens after a few seconds immersion in liquid oxygen. NARRATOR: Dewar invented a thermal insulated container to carry out his research, and scientists, to this day, still call it a Dewar flask. JAMES DEWAR (Dramatization) : Now, lets see what happens. KOSTAS GAVROGLU (University of Athens) : This phantasmagoric aspect of science always helped science to be accepted by the public. Though it is a little mystifying, it did play a role of having society, having the public accept that these weird people in the laboratories are doing truly interesting, if not magical, things. NARRATOR: Dewars dream was to take on the mantle of the Royal Institutions greatest scientist, Michael Faraday. Seventy years earlier, Faraday had done experiments showing that under pressure, gases like chlorine and ammonia liquefy. He was curious to see if this method of pressurizing gases into liquids could be used for all gases. But some, what he called the permanent gases8212oxygen, nitrogen, hydrogen8212would not liquefy, no matter how much pressure he applied, so he abandoned this line of research. JAMES DEWAR (Dramatization) : Faradays was a mind full of subtle powers, of divination into natures secrets. And although unable to liquefy the permanent gases, he expressed faith in the potentialities of experimental inquiry. The lowest point of temperature attained by Faraday was minus-130 degrees centigrade. NARRATOR: It was not until 1873 that a Dutch theoretical physicist, van der Waals, finally explained why these gases were not liquefying. By estimating the size of molecules and the forces between them, he showed that to liquefy these gases using pressure, they each had to be cooled below a critical temperature. At last, he had shown the way to liquefy the so-called permanent gases was to cool them. Oxygen was first, and then nitrogen, reaching a new low temperature of almost minus-200 degrees centigrade. JAMES DEWAR (Dramatization) : Only the last of the permanent gases remains to be liquefied: hydrogen. In the vicinity of minus-250 degrees centigrade, it will be the greatest achievement of our age, a triumph of science. NARRATOR: Dewar was determined to be the first to ascend what he called Mount Hydrogen. But he was not alone. The competitor Dewar feared most was a brilliant Dutchman, Heike Kamerlingh Onnes. SIMON SCHAFFER: Kamerlingh Onnes was younger than Dewar and, to a certain extent, looked up to the Scotsman as his senior. Dewar didnt have the same, if youll pardon the expression, warm feelings towards his rival in the race for cold. NARRATOR: Dewar recognized that Kamerlingh Onnes had a new radical approach to science and was planning an industrial-scale lab. DIRK VAN DELFT (Boerhaave Museum) : When Onnes took over the physics laboratory in Leiden, he was only 29 years old. And, well, he gave his inaugural address here in this lecture room, the big lecture room of the Academy building of Leiden University, and it was all there. He was explaining what to do in the next years, and he was talking about liquefying gases, making Dutch physics famous abroad. And, well, it was amazing how farsighted all those visions were. NARRATOR: Kamerlingh Onness lab was more like a factory. He recruited instrument makers, glassblowers and a cadre of young assistants who became known as blue boys because of their blue lab coats. Later he set up a technical training school which still exists to this day. Dewar and Onnes could not have been more different. Dewar was very secretive about his work, hiding crucial parts of apparatus from public view before his lectures. Onnes on the other hand, openly shared his labs steady progress, in a monthly journal. Onnes was the tortoise to Dewars hare. KOSTAS GAVROGLU: In the case of Dewar, you had a brilliant experimenter, a person who could actually build the instruments himself and a person who really believed in the brute force approach. And that is: have your instruments, set up your experiment and try as hard as you can, and then youll get the result you want to get. In the case of Kamerlingh Onnes, you have a totally different approach. Hes the beginning of what later on was known as big science. NARRATOR: Unlike Dewar, Onnes thought detailed calculations based on theory were vital, before embarking on experiments. He was a disciple and close friend of van der Waals, whose theory had helped solve the problem of liquefying permanent gases. Though their approaches were different, Kamerlingh Onnes and Dewar used a similar process in their attempts to liquefy hydrogen. Their idea was to go step by step, down a cascade, using a series of different gases that liquefy at lower and lower temperatures. By applying pressure on the first gas, and releasing it into a cooling coil submerged in a coolant, it liquefies. When this liquefied gas enters the next vessel, it becomes the coolant for the second gas in the chain. When the next gas is pressurized and passes through the inner coil, it liquefies and is at an even lower temperature. The second liquid goes on to cool the next gas and so on. Step by step, the liquefied gases become colder and colder. Each one is used to lower the temperature of the next gas sufficiently for it to liquefy. In the final stage, where hydrogen gas is cooled, the idea was to put it under enormous pressure, 180 times atmospheric pressure, and then suddenly release it through a valve. This would trigger a massive drop in temperature, sufficient to turn hydrogen gas into liquid hydrogen at minus-252 degrees, just 21 degrees above absolute zero. SIMON SCHAFFER: Here was the risky bit, because his apparatus was going down in temperature, getting very, very cold, so very fragile, quite easy to fracture, while at the same time the pressures he was working at were very, very high, so the possibility of explosion. He took the most amazing risks. Both with himself8212he was a lion of a man in terms of courage8212and with those around him. All the equipment he was working with could have crumbled or blown up and, more than occasionally, it did. NARRATOR: Dewar had many explosions in his lab. Several times assistants lost an eye as shards of glass catapulted through the air. KOSTAS GAVROGLU: He had a notebook. He actually writes, jots down many details of what happened in the apparatus, but not what happened to his assistants. So, somehow, you get the impression that apparatus is more important than the assistants. NARRATOR: Over in Leiden, Onnes was facing anxious city officials who were so worried about the risk of explosions that they ordered the lab to be shut down. Dewar wrote a letter of protest on behalf of Onnes, but the Leiden lab remained closed for two years. DIRK VAN DELFT: Though Onnes had to wait and to wait and to wait, Dewar was already starting his liquefying hydrogen. And Onnes had the apparatus to do so, too, but he just couldnt start so he had lost the battle before it was even begun. TOM SHACHTMAN (Author, Absolute Zero ) : The year is 1898, Dewar has been working on trying to liquefy hydrogen for more than 20 years, and hes finally ready to make the final assault on Mount Hydrogen. NARRATOR: By using liquid oxygen, they brought down the temperature of the hydrogen gas to minus-200 degrees Celsius. They increased the pressure til the vessels were almost bursting and then opened the last valve in the cascade. JAMES DEWAR (Dramatization) : Shortly after starting, the nozzle plugged, but it got free, by good luck, and, almost immediately, drops of liquid began to fall and soon accumulated 20 cubic centimeters. NARRATOR: Dewar had liquefied hydrogen, the last of the so-called permanent gases. To prove it, he took a small tube of liquid oxygen and plunged it into the new liquid. Instantly the liquid oxygen froze solid. Now he was convinced. He had produced the coldest liquid on Earth and had come closer to absolute zero than anyone else. TOM SHACHTMAN: Dewar thought that he had done the most amazing feat of science in the world, that he would be immediately celebrated for this and get whatever prizes there were available. And that didnt happen. SIMON SCHAFFER: I think, for Dewar, it was the ambition of a mountaineer. Youve climbed the highest mountain peak that you can see in the range around you, and just as you get to the top of the peak, theres an even higher mountain just beyond. NARRATOR: That new mountain was helium, a recently discovered inert gas that was originally thought only to exist on the Sun. Van der Waals theory predicted helium would liquefy at an even lower temperature than hydrogen, at around five degrees above absolute zero. Now all Dewar had to do was to obtain some. It should not have been difficult. The two chemists who had discovered the inert gases, Lord Rayleigh and William Ramsay, often worked together in the lab next door. Unfortunately, Dewar had made enemies of both of them by refusing to collaborate and belittling their achievements, so they had no desire to share their helium. TOM SHACHTMAN: Kamerlingh Onnes was faced with the same problem as Dewar, which was, where can I get a supply of helium gas And he actually asked Dewar to try and collaborate with him, too. And Dewar said, Im having such a problem getting the gas by myself, I cant possibly give you any. Id like to but I cant. NARRATOR: Eventually each found a supply. But Onness industrial approach paid dividends. After three years he had amassed enough helium gas to begin experiments. The tortoise was beginning to pull away from the hare. At the same time, Dewar was running out of resources. To make matters worse, a lab assistant turned a knob the wrong way, releasing a whole canister of helium into the air. For six months the lab couldnt do any work. KOSTAS GAVROGLU: At one point, Dewar writes to Kamerlingh Onnes telling him that he is not in the race anymore. He thinks that the problems for liquefying helium are such that hes not able to complete the job. JAMES DEWAR (Dramatization) : The battlefields of science are the centers of a perpetual warfare in which there is no hope of a final victory. To serve in the scientific army, to have shown the initiative, is enough to satisfy the legitimate ambition of every earnest student of nature. Terima kasih. NARRATOR: In the summer of 1908, Onnes summoned his chief assistant, Flim, from across the river. They were finally ready to try to liquefy helium. At 5:45 on the morning of July the 10 th. he assembled his team at the lab. They had rehearsed the drill many times before. Leiden was a small university town and the word quickly spread that this was the big day. It took until lunchtime to make sure the apparatus was purged of the last traces of air. By 3:00 in the afternoon, work was so intense that when his wife arrived with lunch he asked her to feed him so he didnt have to stop work. At 6:30 in the evening the temperature began to drop below that of liquid hydrogen. But then, it seemed to stick. TOM SHACHTMAN: Onnes doesnt know why this is. And a colleague comes in, and he suggests that that means maybe theyve actually succeeded and they dont even know it yet. So Onnes takes an electric-lamp-type thing, and he goes underneath the apparatus and looks, and, sure enough, there, in the vial, is this liquid, sitting there quietly. Its liquefied helium. NARRATOR: They had reached minus-268 degrees Celsius, just five degrees above absolute zero, and finally produced liquid helium. This monumental achievement eventually won Onnes the Nobel Prize. When James Dewar heard that he had lost the race to Kamerlingh Onnes, it reignited a festering resentment. Dewar berated his long suffering assistant, Lennox, for failing to provide enough helium. Only this time, Lennox had had enough. He walked out of the Royal Institution, vowing never to return until Dewar was dead. And he kept his word. For Dewar, it was the end of his low-temperature research. James Dewars dream of reaching absolute zero was over. Although he had won the first race to liquefy hydrogen, it never attracted the same accolades as liquefying helium. He abandoned low-temperature physics and moved on to investigate other phenomena, such as the science of soap bubbles. SIMON SCHAFFER: I think its really impressive how often scientists do seem to be driven by the spirit of competition, by the spirit of getting there first. But whats really fascinating about these races, the race for absolute zero, is that the goalposts move as youre playing the game. The race in science is not for a predetermined end, and once youre there the storys over, the curtain comes down. Thats not at all what its like. Rather, it turns out, you find things you didnt expect. Nature is cunning, as Einstein would have said. And she is constantly posing a new challenge, unanticipated by those people who start out on the race. NARRATOR: This is just what happened in Leiden, as Onness team began to investigate how materials conduct electricity at very low temperatures. They observed, in a sample of mercury, that at around four degrees above absolute zero, all resistance to the flow of electricity abruptly vanished. Onnes later invented a new word to describe this new phenomenon. He called it superconductivity. ALLAN GRIFFIN (University of Toronto) : We have a circular ring of permanent magnets which are producing a magnetic field. And now, when we put a superconducting puck over it and give it a little push, the magnetic field repels the superconductor. NARRATOR: The magnetic field from the track induces a current in the superconducting puck, which, in turn, creates an opposite magnetic field that makes the puck levitate. ALLAN GRIFFIN: It produces a magnetic field like a north pole against a north pole, and thats why you have the repulsion. NARRATOR: As the puck warms up, its superconducting properties vanish along with its magnetically-induced field. For decades after its discovery in 1911, the underlying cause of superconductivity remained a mystery. ALLAN GRIFFIN: Every major physicist, every major theoretical physicist, had his own theory of superconductivity. Everybody tried to solve it. But it was unsuccessful. NARRATOR: There were more surprises ahead. In the 1930s, another strange phenomenon was observed at even lower temperatures. This rapidly evaporating liquid helium cools until, at two degrees above absolute zero, a dramatic transformation takes place. ALLAN GRIFFIN: Suddenly you see that the bubbling stops and that the surface of the liquid helium is completely still. The temperature is actually being lowered even further now, but nothing in particular is happening. Well, this is really one of the great phenomena in 20th century physics. NARRATOR: The liquid helium had turned into a superfluid which displays some really odd properties. SCIENTIST (Archival Film): Here I have a beaker with an unglazed ceramic bottom of ultra-fine porosity. NARRATOR: Ordinarily this container with tiny pores can hold liquid helium. But the moment the helium turns superfluid, it leaks through. SCIENTIST (Archival Film): We call this kind of flow a superflow. NARRATOR: Superfluid helium can do things we might have believed impossible. It appears to defy gravity. A thin film can climb walls and escape its container. This is because a superfluid has zero viscosity. It can even produce a frictionless fountain, one that never stops flowing. Superfluidity and superconductivity were baffling concepts for scientists. New, radical theories were needed to explain them. In the 1920s, quantum theory was emerging as the best hope of understanding these strange phenomena. Its central idea was that atoms do not always behave like individual particles, sometimes they merge together and behave like waves. They can also be particles and waves at the same time. Even for great minds like Albert Einstein, this strange paradox was hard to accept. In 1925, a young Indian physicist, Satyendra Bose, sent Einstein a paper hed been unable to publish. Bose had attempted to apply the mathematics of how light particles behave to whole atoms. Einstein realized the importance of this concept and did some further calculations. He predicted that, on reaching extremely low temperatures, just a hair above absolute zero, it might be possible to produce a new state of matter that followed quantum rules. It would not be a solid or liquid or gas. It was given a name almost as strange as its properties, a Bose-Einstein condensate. For the next 70 years, people could only dream about making such a condensate, which has never been seen in nature. DANIEL KLEPPNER (Massachusetts Institute of Technology, Department of Physics) : Matter can exist in various states: atoms at high temperature always form gases if you cool the gas, it becomes a liquid if you cool the liquid, it becomes a solid. But, under certain circumstances, if you cool atoms far enough, to extremely low temperatures, they undergo a very strange transformation they undergo an identity crisis. So let me show you what I mean by an identity crisis. When you go to low temperatures, the quantum mechanical properties of the atoms become important. These are very strange, very unfamiliar to us, but, in fact, each one of these atoms starts to display wave-like properties. So instead of points, like that, you have little wave packets, like that, moving around. Its really difficult for me to explain just why that is, but thats the way it is. Now, as you go to very low temperatures, the size of these packets gets longer and longer and longer. And then suddenly, if you get them cold enough, they start overlapping. And when they overlap, the system behaves, not like individual particles, but particles which have lost their identity. They all think theyre everywhere. This little wave packet, over here, cant tell whether its this one, or that one, or that one, or that one, or that one, or that one. Its there and its there and its there. Theyre all in one great big quantum state. Theyre all overlapping, overlapping. Theyre all doing the same thing. And what theyre doing, to a good approximation, is theyre simply sitting at rest. This Bose-Einstein condensate is very difficult to imagine or to visualize. I could imagine what its like to be an atom, running around gaily, freely, bouncing into things, sometimes going fast, sometimes going slow. But in the Bose condensate, Im everywhere at once. Ive lost my identity. I dont know who I am anymore. Im at rest, and all the other atoms around are at rest. But theyre not other atoms around were all just one great big quantum system. Theres nothing else like that in physics and certainly not in human experience. So just to think about this causes me wonder and confusion. NARRATOR: Dan Kleppner and his M.I.T. colleague Tom Greytak began to try to make a Bose-Einstein condensate in hydrogen. DANIEL KLEPPNER: As we started out the search for Bose-Einstein condensation, our enthusiasm grew, because hydrogen seemed like such a wonderful atom to use. It had everything going for it: it had its light mass. That means that the atoms will condense at a higher temperature than other atoms would. The atoms interact with each other very, very weakly. All the signals seem to be pointing to the fact that hydrogen was the atom for getting to Bose-Einstein condensation. NARRATOR: Kleppners idea was to cool the hydrogen atoms by making use of their magnetic poles. He used a strong magnetic field to create a cluster of atoms in a cold trap. Unfortunately, sometimes one atom flipped another, which triggered a release of energy that raised the temperature. DANIEL KLEPPNER: It was a frustrating time for us, because our methods were so complicated we were having a hard time moving forward. NARRATOR: Now others decided to take up the challenge. Two physicists from M.I.T. met in Boulder, Colorado, and came up with a different approach to the problem. Rather than focusing on the lighter atoms of the periodic table, they hit upon the idea of using much heavier metallic atoms like rubidium and cesium. But would using these giants enable them to reach closer to absolute zero ERIC CORNELL (University of Colorado) : The idea in the field, in those days, was that the light things, like hydrogen and lithium, would be easier. And there are some good reasons for thinking that, but we had other ideas. CARL WEIMAN (University of Colorado) : Yeah, sort of gut intuition, in some sense. NARRATOR: Their plan was to use a laser beam to cool the atoms, a technique that had already been tried by physicists at M.I.T. Lasers are usually associated with making things hot, but if they are tuned to the same frequency as atoms traveling at a particular speed, lasers can cool them down. When the stream of light particles from the laser hits the selected atoms in the gas cloud, they slow down and become cold. Laser cooling was a new tool that had the potential to reduce the temperature of a gas to within a few millionths of a degree of absolute zero. But Cornell and Weiman were not the only ones excited by this prospect. A new scientist had arrived at M.I.T. WOLFGANG KETTERLE (Massachusetts Institute of Technology, Department of Physics) : It was in late 91 or early 92 that we had an idea, an idea how a different arrangement of laser beams would be able to cool atoms to higher density. And it worked. And this was really a trigger point. I will never forget the excitement in those groups, group meetings, when we discussed what will be next, because with higher density there are many things you can do. Could we now push to Bose-Einstein condensation Lets see. Well, lots of cables and electronics. NARRATOR: All the resources of Ketterles lab were redirected to make a condensate in sodium atoms. WOLFGANG KETTERLE: And right here, this is an atomic beam oven. What is wrapped in tin foil is a little vacuum chamber where we heat up metallic sodium so the metallic sodium melts and evaporates. And its ultimately the sodium vapor, the sodium atoms which we tried to Bose-Einstein condense. NARRATOR: M.I.T. Boulder and several other labs were chasing the same goal. It had echoes of the race to produce liquid helium almost a century earlier. ERIC CORNELL: As I tell my students today, anything worth doing is worth doing quickly, because science moves on, and were all mortal, and you want to do things. NARRATOR: While M.I.T. was installing its sophisticated lasers, Carl Weimans approach was, Small is beautiful. ERIC CORNELL: In some cases, he was ripping open old fax machines and taking out the little chip inside that made the laser. And showed that you could take these lasers and put them into a home-built piece of apparatus, stabilize the laser ltSgt and use them to do spectroscopy and laser cooling. CARL WEIMAN: This is actually our first, whats called a vapor cell optical trap. You can see its kind of this old cruddy thing pulled together glass where we could send laser beams in from all the different directions and have just a little bit of the atoms we wanted to cool. NARRATOR: As well as bombarding the atoms with lasers, they also trapped them in a strong magnetic field. ERIC CORNELL: We would try this sort of magnetic trap, that sort of magnetic trap, this sort of imaging, that sort of imaging, that sort of cooling. All those things we could do without building a whole new chamber each time. We tried, literally, four different magnetic traps in four years, instead of having a three- or four-year construction project for each one. NARRATOR: By being fast and flexible, the Boulder group hoped to beat their old lab at M.I.T. But M.I.T. had its own plans. WOLFGANG KETTERLE: There was a sense of competition, but it was what I would call friendly competition. I mean can you imagine two athletes, they are in the same training camps, they help each other, they even give tips to each other, but then, when it comes to the race, everybody wants to be the first. NARRATOR: The rival groups were both using magnetic trapping and lasers to cool their atoms. But for the final push towards absolute zero, to turn these atoms of gas into the quantum state Einstein had predicted, they needed one more cooling technique, evaporative cooling. ERIC CORNELL: Its just like with this coffee, the steam coming off of the coffee is the hottest of the coffee molecules escaping and carrying away more than their fair share of energy. In the case of the atoms, we keep the atoms in a sort of magnetic bowl, and we confine the atoms there. They zoom around inside the bowl, and then the hottest ones have enough energy to roll up the side of the bowl and fall over the edge, slop over the edge, taking away with them much more than their fair share of energy. And the atoms that remain have less and less energy, which means they move slower and slower and start to cluster near the bottom. And as that happens, we gradually lower the edges of the magnetic trap, and always so theres just a few atoms that can escape, until, finally, the remaining atoms cluster near the bottom of the bowl, huddled together. They get colder and colder and denser and denser, and eventually, in this way, evaporation forces the Bose-Einstein condensation to occur. NARRATOR: The race to produce a Bose-Einstein condensate was intensifying. WOLFGANG KETTERLE: At every major meeting Eric Cornell and I gave talks or talked to each other. We were keenly aware that we were both working towards the same goal. NARRATOR: In June, 1995, the Boulder group was working round the clock, knowing that M.I.T. and several other labs were also poised to produce the first condensate. An official visit from a government funding agency was the last thing they needed. ERIC CORNELL: We didnt want to close down the lab or clean up our lab or put up posters, we wanted to work very hard. So the senior dignitaries in the three piece suits, and so on, came into the lab, and we left the lights off, and everyone continued to work. And I made them keep their voices down and talked to them rather in a hurried way and then sort of shuffled them out the door. And they all had a slightly puzzled look on their face, because it probably had never happened to them before, in their history of being a visiting committee, that they were treated with as little, little pomp. And later, I actually met one of the guys, who said, I suspected something up. was up that day, because otherwise, you never would have dared to do that. NARRATOR: June the 5 th. 1995, turned out to be a big day in the history of physics. The Boulder group seemed to have made what Einstein had theorized 70 years before, a Bose-Einstein condensate. CARL WEIMAN: Our first reaction was, Wait, weve got to be careful here, you know We. lets think of all the different knobs we can turn, checks we can make and so on, to see if this really is Bose-Einstein condensation. ERIC CORNELL: A condensate is sort of like a vampire. If the sunlight even once falls on it, its dead. And so its realm is the realm of the dark. But we can take pictures of them, because we strobe the laser light really fast, and, even as the condensates dying, it casts a shadow, and the shadow is frozen in the film. NARRATOR: At a temperature of 170-billionth of a degree above absolute zero, Weiman and Cornell created a pure Bose-Einstein condensate in a gas cloud of just 3,000 atoms of rubidium, the first in the universe, as far as we know. ERIC CORNELL: One of the first things you need to understand about Bose-Einstein condensation is how very, very cold it is. Where we live, at room temperature, is far above absolute zero in the scale. Imagine that room temperature is represented by London, thousands of kilometers from here. Then on that scale, if we imagine right here where Im standing in Boulder is absolute zero, the coldest possible temperature, then how close are we to absolute zero If we think of London as being room temperature and right where I am is absolute zero, then Bose-Einstein condensation occurs just the thickness of this pencil lead away from absolute zero. NARRATOR: Within weeks of the Boulder groups success, Wolfgang Ketterle produced an even larger condensate from half a million sodium atoms slowed down to a virtual standstill, causing their wave functions to overlap, to produce an entirely new state of matter. It was something that could be seen with the naked eye. Cornell, Ketterle and Weiman shared the Nobel Prize for Physics in 2001. CARL WEIMAN: One of the things Nobel Prize means, and the ceremony means, is that everybody remembers Erics the person who forgot to bow to the king. ERIC CORNELL: There was a breakdown of protocol on my part. There was no excuse, because they actually drill us, so its more like a. we have a series of rehearsals practicing how to bow to the king, and I somehow managed to bollocks it up at the last possible moment. And I thought maybe, you know, Carl, who came after me, would do this, make the same mistake, and then no one would figure it out. But no, he was perfect. WOLFGANG KETTERLE: I heard about the Nobel Prize when I was woken up by a telephone call, which was at, I think, 5:30 in the morning. So you wake up, you go to the telephone and somebody tells you, Congratulations, you have won the Nobel Prize. Youre still tired, your brain is not fully functional, but you realize this is big. And what you feel is, you know, pride, pride for M.I.T. your collaborators, for yourself. Its wonderful to see that your work gets recognized and acknowledged in this way. NARRATOR: Like any great adventure, the pursuit of science offers no guarantee of success. But for the godfather of ultracold atoms, persistence eventually paid off. In 1998, after 20 years of struggling to obtain a condensate in hydrogen, Dan Kleppner finally succeeded. For a few fleeting moments, his dream came true. DANIEL KLEPPNER: Course we were delighted. And I think everyone was delighted, because wed been working on it for so long. Its kind of embarrassing to have this group which helped start the work and was working away there, fruitlessly, while everyone was enjoying success. When we got it, everyone was happy. WOLFGANG KETTERLE: To see that an effort, which lasted for 20 years, which took so much patience, frustration and tenacity, to see that succeed is just emotional, its liberating. I will never forget this standing ovation which Dan Kleppner received at the Varenna Summer School when he announced Bose-Einstein condensation in hydrogen. ALLAN GRIFFIN: Everybody just got up and gave. it was sort of like an opera where everybody just cheered and people were crying and. because everybody realized that they had, they had finished the race, but too late, and it wasnt going to work out. But in some sense they had really stimulated the whole field. So it was lt Agt very, very moving, very moving moment. NARRATOR: For the pioneers who had realized Einsteins dream and created condensates, it was the end of an extraordinary decade of physics. Now there was a new challenge: to work out what to do with them. At Harvard, a Danish scientist, Lene Hau, had the idea of using a condensate to slow down light. LENE VESTERGAARD HAU (Harvard University) : We all sense this you know, light is something that. nothing goes faster than light in vacuum. And if, somehow, we could use this system to get light down to, you know, to a human level. I thought that was just absolutely fascinating. NARRATOR: Lene Hau created a cigar-shaped Bose-Einstein condensate to carry out her experiment. She fired a light pulse into the cloud. The speed of light is around 186,000 miles per second, but when the pulse hits the condensate, it slows down to the speed of a bicycle. LENE VESTERGAARD HAU: So a light pulse might start out being one to two miles long in free space. It goes into our medium, and since the front edge enters first, that will slow down. The back end is still in free space. Thatll catch up, and thatll create that compression. And itll end up being compressed from one to two miles down to 0.001 micron or even smaller than that. You could say, Well, gee, its easy to stop light because I could just send a laser beam into a wall and I would stop it. Well, the problem is you lose the information because it turns into heat. You could never get that information back. In our case, when we stop it, the information is not lost because thats stored in the medium. And then we have time to revive it. The system has all the information to revive the light pulse and it can move on. NARRATOR: One day, ultracold atoms will probably be used to store and even process information. Even now, cold atoms are being turned into prototype quantum computers. SETH LLOYD (Massachusetts Institute of Technology, Department of Mechanical Engineering) : As a quantum mechanic, I engineer atoms. To make a computer out of atoms, you have to somehow get atoms to register information and then to process it. Why build quantum computers Because theyre cool, its fun, and we can do it, right I mean we actually can take atoms and, if we ask them nicely, theyll compute. Thats a lot of fun. I mean have you ever talked to an atom recently And had it talk back Its great. NARRATOR: Unlike ordinary computers, where each decision is based around a bit of information and is either a zero or a one, in the quantum world, the rules change. SETH LLOYD: At first glance, a quantum computer looks almost exactly the same. But quantum mechanics is weird, its funky, okay Its weird. PETER SHOR (Massachusetts Institute of Technology, Department of Applied Mathematics) : When you do quantum computing, you want to make this weirdness work for you. SETH LLOYD: So, now lets look at our quantum bit, or Q bit. PETER SHOR: The Q bit can not only be a zero or a one, it can also both be a. SETH LLOYD: . zero and one at the same time. PETER SHOR: At the same time. SETH LLOYD: Its almost like a form of parallel computation, but in the parallel computer, one processor does this, one processor does that, so you have two processors doing this and that. In a quantum computer you have only one processor thats doing this and that at the same time. PETER SHOR: And if you look at the mini-worlds interpretation of a quantum computer, what happens is that your quantum computer is doing many, many computations all at the same time. NARRATOR: Today, computers are limited in the amount of information they can handle, by the heat and number of the circuits. Here, within a giant Dewar flask, lies a prototype quantum computer surrounded by its supercooled superconducting magnet. In the future, quantum computing could be used to predict incredibly complex quantum interactions, such as how a new drug acts on faulty biochemistry or to solve complex encryption problems, like decoding prime numbers that are the key to Internet credit card security. Already, supercooled quantum devices are mapping the magnetic activity of the brain. Often, the promised benefits from a scientific breakthrough take a long time to emerge. Many predicted that by this century, energy-saving superconducting power lines and maglev bullet trains would be crisscrossing the continents. Perhaps as world energy supplies decline, these technologies, once seen as too costly, will start to take off. This weird quantum world is part of a new frontier opened up by the descent towards absolute zero. Its been a remarkable journey for scientists, into unknown territories far beyond the narrow confines of earth. On the Kelvin temperature scale, which begins at absolute zero, the temperature of the Sun is around 5,000 Kelvin. At 1,000 Kelvin, metals melt. At 300, we reach what we think of as room temperature. Air liquefies at 100 Kelvin, hydrogen at 20, helium at four Kelvin. The deepest outer space is three degrees above absolute zero. But the descent doesnt stop there. With ultracold refrigerators, the decimal point shifts three places to a few thousandths of a degree. And laser cooling takes it down three more places to a millionth of a degree, the temperature of a Bose-Einstein condensate. With magnetic cooling, we shift four more decimal places until we reach the coldest recorded temperature in the universe, created at a lab in Helsinki: 100 pico-Kelvin or a 10th of a billionth of a degree above absolute zero. So will it ever be possible to go all the way, to reach the holy grail of cold, zero Kelvin SETH LLOYD: Getting to absolute zero is tough. Nobodys actually been there at absolute 0.000000, with an infinite number of zeros. That last little tiny bit of heat becomes harder and harder to get out. And, in particular, the timescales for getting it out get longer and longer and longer, the smaller and smaller the amounts of energy involved. So eventually, if youre talking about extracting an amount of energy thats sufficiently small, it would indeed take the age of the universe to do it. Also you, actually youd need an apparatus the size of the universe to do it, but thats another story. NARRATOR: Absolute zero may be unreachable, but by exploring further and further towards this ultimate destination of cold, the most fundamental secrets of matter have been revealed. If our past was defined by our mastery of heat, perhaps our future lies in the continuing conquest of cold. On NOVAs Absolute Zero Web site, enter a virtual lab and see how close you can get to absolute zero, make your own temperature scale and more. Find it on PBS.org. Major funding for NOVA is provided by David H. Koch. Dan. Discover new knowledge: HHMI. Major funding for Absolute Zero is provided by the National Science Foundation, where discoveries begin. Additional funding is provided the Alfred P. Sloan Foundation, to portray the lives of men and women engaged in scientific and technological pursuit. Major funding for NOVA is also provided by the Corporation for Public Broadcasting and PBS viewers like you. Terima kasih. To order this NOVA program, for 24.95 plus shipping and handling, call WGBH Boston Video at 1-800-255-9424. NOVA is a production of WGBH Boston. PRODUCTION CREDITS Produced amp Directed by David Dugan Co-Produced by Meredith Burch Written By Tom Shachtman Executive Producer for Absolute Zero Meredith Burch Based on the book Absolute Zero and the Conquest of Cold by Tom Shachtman Edited by Justin Badger Studio Reconstruction Director Ian Duncan Narrated by Neil Ross Principal Science Consultant Russell J. Donnelly, University of Oregon Assistant Producers Helen Grinstead David Briggs James Dewar Iain Agnew Heike Kammerlingh Onnes Henk Van Rooyen Johannes Van Der Waals Marinus Smit Camera Mike Coles Boyd Estus Bob Hanna Barry Hecht John Howarth Bob Perrin Mike Robinson Sound Recordists Rick Patterson Keith Rodgerson Steve Whitford Assistant Camera Richard Comrie Music Max De Wardener Graphics Fluid Pictures Production Designer Jamie Andrews Costume Designer Justin Selway Production Manager Jason Hendriksen Production Coordinator Adrian Kelly Production Administrator Kristina Obradovic Research Trainee Maurice OBrien Online Editor Jamie Shemeld Colorist Aidan Farrell Audio Mix Nick Fry Archive Research Polly Pettit Outreach Promotion Devillier Communications, Inc. Evaluaton Multimedia Research Goodman Research Group, Inc. Archival Material U.S. National Archives and Records Administration Metropolitan Museum of Art Uppsala University of Art Collections Getty Images Greenpark Productions Ltd. North East Historic Film BFI National Archive Thought Equity Motion Sveriges Television The Royal Society Film Archives Special Thanks The Royal Institution of Great Britain Massachusetts Institute of Technology Leiden University University of Lancaster JILA, The University of Colorado and The National Institute of Standards and Technology Harvard University Juan C. Vazquez University of Cambridge Yorktown Museum Ray Tribe, Chemglass Dennis D. Picard For Twin Cities Public Television Executive Producer Richard Hudson Coordinating Producer Ted Hinck Production Manager Jodi Langer Online Editor Ezra Gold Audio Mix Joe Demko P ost Production Editor Neil Gjere NOVA Series Graphics yU co. NOVA Theme Music Walter Werzowa John Luker Musikvergnuegen, Inc. Additional NOVA Theme Music Ray Loring NOVA Administrator Ashley King Publicity Eileen Campion Lindsay de la Rigaudiere Kate Becker Researcher Gaia Remerowski Production Coordinator Linda Callahan Paralegal Raphael Nemes Talent Relations Scott Kardel, Esq. Janice Flood Legal Counsel Susan Rosen Assistant Editor Alex Kreuter Associate Producer, Post Production Patrick Carey Post Production Supervisor Regina OToole Post Production Editor Rebecca Nieto Post Production Manager Nathan Gunner Supervising Producer Stephen Sweigart Business Manager Joseph P. Tracy Producers, Special Projects Lisa Mirowitz David Condon Coordinating Producer Laurie Cahalane Senior Science Editor Evan Hadingham Senior Series Producer Melanie Wallace Managing Director Alan Ritsko Senior Executive Producer Paula S. Apsell Absolute Zero is a production of Windfall Films Ltd. and Meridian Productions for TPTTwin Cities Public Television and WGBHNOVA in association with the BBC copy 2007 Meridian Productions, Inc. and Windfall Films Ltd. This material is based upon work supported by the National Science Foundation under Grant No. ESI-0307939. Any opinions, findings, and conclusions or recommendations expressed in this material are those of the author(s) and do not necessarily reflect the views of the National Science Foundation. The two-hour program video is available to view online hereputational tools Analogously, DataFrame has a method cov to compute pairwise covariances among the series in the DataFrame, also excluding NAnull values. Dengan asumsi data yang hilang hilang secara acak, ini menghasilkan perkiraan matriks kovariansi yang tidak bias. Namun, untuk banyak aplikasi estimasi ini mungkin tidak dapat diterima karena matriks kovarians diperkirakan tidak dijamin bersifat semi-pasti positif. Hal ini dapat menyebabkan korelasi yang diperkirakan memiliki nilai absolut yang lebih besar dari satu, dan atau matriks kovariansi yang tidak dapat dibalik. Lihat Estimasi matriks kovarian untuk lebih jelasnya. DataFrame.cov juga mendukung kata kunci minperiod opsional yang menentukan jumlah pengamatan minimum yang diperlukan untuk setiap pasangan kolom agar memiliki hasil yang valid. Bobot yang digunakan di jendela ditentukan oleh kata kunci wintype. Daftar tipe yang dikenali adalah: boxcar triang blackman hamming bartlett parzen bohman blackmanharris nuttall barthann kaiser (kebutuhan beta) gaussian (kebutuhan std) generalgausia (butuh daya, lebar) slepian (kebutuhan lebar). Perhatikan bahwa jendela boxcar setara dengan mean (). Untuk beberapa fungsi windowing, parameter tambahan harus ditentukan: Untuk .sum () dengan wintype. Tidak ada normalisasi yang dilakukan pada bobot jendela. Melewati bobot kebiasaan 1, 1, 1 akan menghasilkan hasil yang berbeda dari pada bobot yang sama dari 2, 2, 2. misalnya. Ketika melewati sebuah wintype dan bukan secara eksplisit menentukan bobotnya, bobotnya sudah dinormalisasi sehingga bobot terbesar adalah 1. Sebaliknya, sifat perhitungan .mean () adalah sedemikian rupa sehingga bobotnya dinormalisasi satu sama lain. Bobot 1, 1, 1 dan 2, 2, 2 menghasilkan hasil yang sama. Time-aware Rolling New di versi 0.19.0. Baru di versi 0.19.0 adalah kemampuan untuk melewatkan offset (atau konversi) ke metode .rolling () dan memilikinya menghasilkan jendela berukuran variabel berdasarkan jendela waktu yang berlalu. Untuk setiap titik waktu, ini mencakup semua nilai sebelumnya yang terjadi dalam delta waktu yang ditunjukkan. Ini bisa sangat berguna untuk indeks frekuensi waktu non-reguler. Ini adalah indeks frekuensi reguler. Menggunakan parameter jendela integer bekerja untuk memutar sepanjang frekuensi jendela. Menentukan offset memungkinkan spesifikasi frekuensi rolling yang lebih intuitif. Menggunakan indeks non-reguler, namun masih monoton, bergulir dengan jendela integer tidak memberikan perhitungan khusus. Menggunakan spesifikasi waktu menghasilkan jendela variabel untuk data yang jarang ini. Selanjutnya, sekarang kami mengizinkan parameter opsional untuk menentukan kolom (bukan default indeks) di DataFrame. Time-aware Rolling vs. Resampling Menggunakan .rolling () dengan indeks berbasis waktu sangat mirip dengan resampling. Mereka berdua mengoperasikan dan melakukan operasi reduktif pada objek panda yang diindeks dengan waktu. Saat menggunakan .rolling () dengan offset. Offset adalah waktu-delta. Ambil jendela belakang mundur, dan agregat semua nilai di jendela itu (termasuk titik akhir, tapi bukan titik awal). Ini adalah nilai baru pada saat itu hasilnya. Ini adalah jendela berukuran variabel dalam ruang waktu untuk setiap titik masukan. Anda akan mendapatkan hasil ukuran yang sama dengan inputnya. Bila menggunakan .resample () dengan offset. Buatlah indeks baru yang merupakan frekuensi offset. Untuk setiap bin frekuensi, titik agregat dari masukan dalam jendela mencari mundur yang pada waktu itu berada dalam bin itu. Hasil agregasi ini adalah keluaran untuk titik frekuensi tersebut. Jendela adalah ukuran ukuran tetap di ruang frekuensi. Hasil Anda akan memiliki bentuk frekuensi reguler antara min dan max dari objek masukan asli. Untuk meringkas. Rolling () adalah operasi jendela berbasis waktu, sedangkan .resample () adalah operasi jendela berbasis frekuensi. Memusatkan Windows Secara default label disetel ke tepi kanan jendela, namun kata kunci tengah tersedia sehingga labelnya dapat disetel di tengahnya. Fungsi Binary Window cov () dan corr () dapat menghitung statistik window bergerak sekitar dua Series atau kombinasi DataFrameSeries atau DataFrameDataFrame. Inilah perilaku dalam setiap kasus: dua Seri. Hitung statistik untuk pemasangan. DataFrameSeries. Hitung statistik untuk setiap kolom DataFrame dengan Seri yang dilewati, sehingga mengembalikan DataFrame. DataFrameDataFrame. Secara default hitung statistik untuk mencocokkan nama kolom, mengembalikan DataFrame. Jika kata kunci argumen pairwiseTrue dilewatkan maka hitung statistik untuk setiap pasangan kolom, mengembalikan Panel yang itemnya adalah tanggal yang dimaksud (lihat bagian selanjutnya). Komputasi berputar kovarian dan korelasi berpasangan Dalam analisis data keuangan dan bidang lainnya, hal itu umum untuk menghitung kovarians dan matriks korelasi untuk kumpulan deret waktu. Seringkali seseorang juga tertarik pada kovarians bergerak-jendela dan matriks korelasi. Hal ini dapat dilakukan dengan melewatkan argumen kata kunci berpasangan, yang jika input DataFrame akan menghasilkan Panel yang itemnya adalah tanggal yang dimaksud. Dalam kasus argumen DataFrame tunggal argumen berpasangan bahkan dapat diabaikan: Nilai yang hilang diabaikan dan setiap entri dihitung dengan menggunakan pengamatan lengkap berpasangan. Silakan lihat bagian kovarian untuk peringatan yang terkait dengan metode penghitungan kovarian dan matriks korelasi ini. Selain tidak memiliki parameter jendela, fungsi ini memiliki antarmuka yang sama dengan rekan kerja mereka. Seperti di atas, parameter yang mereka terima adalah: minperiods. Ambang titik data non-null yang dibutuhkan. Default ke minimum yang dibutuhkan untuk menghitung statistik. Tidak ada NaN yang akan menjadi output setelah titik data non-null minperiod terlihat. pusat. Boolean, apakah untuk mengatur label di bagian tengah (default is False) Output dari metode .rolling dan .expanding tidak mengembalikan NaN jika setidaknya ada nilai minperiods non-null di jendela aktif. Ini berbeda dari cumsum. Cumprod Cummax Dan cummin. Yang mengembalikan NaN ke output dimanapun NaN ditemui di input. Statistik jendela yang meluas akan lebih stabil (dan kurang responsif) dibandingkan dengan window window yang bergulir seiring meningkatnya ukuran jendela yang mengurangi dampak relatif dari titik data individual. Sebagai contoh, di sini adalah mean () output untuk dataset seri waktu sebelumnya: Windows yang tertimbang secara eksponensial Rangkaian fungsi terkait adalah versi tertimbang secara eksponensial dari beberapa statistik di atas. Antarmuka yang serupa dengan .rolling dan .expanding diakses melalui metode .ewm untuk menerima objek EWM. Sejumlah metode EW (exponentially weighted) yang berkembang juga disediakan:
Apa yang terjadi-dengan-opsi saham Anda-saat-Anda-berhenti
Hull-moving-average-alert-mt4