Испански физик решава 120-годишен термодинамичен парадокс и коригира теория на Айнщайн

Абсолютната нула и вторият закон: ново доказателство преобръща тезата на Айнщайн

След повече от век физиците имат нов поглед към един от най-трудните въпроси за поведението на ентропията близо до абсолютната нула. Професор Хосе Мария Мартин-Олая от Университета в Севиля публикува статия, която доказва, че теоремата на Нернст не е самостоятелен принцип, а логично следствие от втория закон на термодинамиката, съобщи scitechdaily.com. Това директно коригира историческо разграничение, направено от самия Алберт Айнщайн.

Историята зад спора

В началото на ХХ век Валтeр Нернст формулира теорема, според която при температура, близка до абсолютната нула, обменът на ентропия също клони към нула. Нернст твърди, че ако абсолютната нула беше достижима, щеше да е възможно да се създаде машина, която превръща топлината в работа без загуба — нещо, което нарушава втория закон. За да избегне това, той дефинира нова аксиома.

Айнщайн тогава оспорва хипотетичната машина, аргументирайки, че тя не може да съществува, и отделя теоремата на Нернст като трети принцип на термодинамиката, независим от втория.

Проф. Мартин-Олая показва, че в рамките на строгата формализация вторият принцип всъщност изисква съществуването на тази машина, макар и само като виртуална. Тя не консумира топлина и не произвежда работа — тя е мисловен експеримент, който доказва недостижимостта на абсолютната нула и показва, че ентропията клони към уникална стойност.

„Това променя фундаментално доказателството на теоремата. Абсолютната нула не е просто емпиричен параметър за обем или налягане на газ, а абстрактно състояние, свързано с принципа на нарастване на ентропията“, обяснява физикът.

Какво следва?

В новата си публикация в The European Physical Journal Plus, проф. Мартин-Олая предлага нова дефиниция: вторият закон на термодинамиката съдържа в себе си уникалността на ентропията при абсолютната нула, а свиването на топлинните капацитети е само важен „допълнителен факт“, но не и отделен принцип.

Според учения, приемането на тази интерпретация ще отнеме време: „Студентите ми по термодинамика бяха първите, които научиха за демонстрацията. Надявам се с публикацията тя да стане по-позната, но академичният свят има своята инерция.“