Фізик розв’язав 120-річну задачу термодинаміки і виправив помилку Ейнштейна

Професор Хосе Марія Мартін-Олья (Університет Севільї) опублікував роботу, яка ставить під сумнів традиційне уявлення про третій принцип термодинаміки, стверджуючи: так звану «теорему Нернста» (яка визначає поведінку ентропії при температурі, близькій до абсолютного нуля) можна вивести безпосередньо із другого закону термодинаміки. Таким чином, третій принцип не є самостійним чи незалежним постулатом.

Теорема Нернста, сформульована ще 1905 року, стверджує, що обмін ентропією між системами прямує до нуля при наближенні температури до абсолютного нуля. Це стало основою для твердження, що досягти абсолютного нуля неможливо. Вальтер Нернст, який отримав за це Нобелівську премію, пояснював: якби абсолютний нуль був досяжний, можна було б створити машину, яка повністю перетворює тепло в роботу, що суперечить другому закону термодинаміки.

Альберт Ейнштейн у відповідь на це зазначив: подібна машина у реальності не може існувати, тож аргумент Нернста — лише теоретична можливість, яка не ставить під загрозу другий закон. Ейнштейн запропонував вважати теорему Нернста окремим третім принципом. Нова робота Мартін-Олья, однак, доводить: другий принцип вже містить у собі необхідні передумови для теореми Нернста — і машина, про яку йдеться, може бути лише віртуальною, тобто не споживає тепла й не створює роботи.

Дослідник наголошує: єдине, що другий закон термодинаміки не пояснює, — це повне зникнення теплоємності при абсолютному нулі (про що також писав Нернст у 1912 році). Але цю особливість Мартін-Олья розглядає як важливий додаток, а не окремий принцип: другий закон вже визначає унікальність ентропії при абсолютному нулі, а скасування теплоємності просто уточнює, що це значення дорівнює нулю.

Науковець сподівається, що ця нова інтерпретація, вперше запропонована його студентам, з часом отримає ширше визнання у науковій спільноті.