Абсолютный ноль предел физики или миф учебников? Испанец спорит с Эйнштейном
NewsMakerНовое доказательство опровергает Эйнштейна и переосмысливает основы физики.
Учёный из Севильского университета Хосе Мартин-Ольялья предложил оригинальное доказательство, которое напрямую связывает теорему Нернста с основным законом термодинамики — принципом возрастания энтропии. Его работа опубликована в журнале The European Physical Journal Plus и, по словам автора, не только решает проблему, обсуждаемую уже более века, но и опровергает взгляд, предложенный самим Альбертом Эйнштейном.
Теорема Нернста была сформулирована ещё в 1905 году и описывает, как при стремлении температуры к абсолютному нулю обмен энтропией между системами также стремится к нулю. Исследования в этой области принесли Вальтеру Нернсту Нобелевскую премию по химии в 1920 году. Он утверждал, что достичь абсолютного нуля невозможно, иначе можно было бы создать тепловую машину, способную превращать всё тепло в работу — в явном противоречии с законом увеличения энтропии. Своё доказательство он представил в 1912 году.
Однако вскоре после этого Эйнштейн отверг доводы Нернста, указав, что описанная идеальная машина не может быть построена на практике. Следовательно, её гипотетическое существование не способно поставить под сомнение фундаментальный закон термодинамики. Он предложил рассматривать теорему Нернста как отдельный, третий принцип, не связанный со вторым. Этот подход теперь ставится под сомнение.
В своём доказательстве профессор Мартин-Ольялья делает акцент на двух упущенных моментах. Во-первых, формулировка второго закона термодинамики требует наличия воображаемой машины, аналогичной той, что описал Нернст. Во-вторых, эта машина должна оставаться полностью виртуальной: она не потребляет тепло, не производит работу и не нарушает никаких термодинамических законов. Совмещение этих условий приводит к выводу, что при температуре, стремящейся к нулю, энтропийный обмен исчезает, а абсолютный ноль действительно недостижим.
Учёный отмечает, что важной задачей термодинамики остаётся различение между чувственным восприятием температуры — ощущениями тепла и холода — и строго научным понятием температуры как физической величины. В дискуссии между Нернстом и Эйнштейном температура рассматривалась лишь как эмпирический параметр, измеряемый через давление или объём газа. В отличие от этого, современный подход опирается на формальную сторону второго закона, в которой понятие температуры связано не с восприятием, а с идеальной машиной, чьё существование возможно лишь в теории. Это меняет сам взгляд на доказательство теоремы.
В статье также подчёркивается, что единственное общее свойство вещества при приближении к абсолютному нулю, которое не удаётся строго вывести из второго закона, — это исчезновение теплоёмкостей, также описанное Нернстом. Однако Мартин-Ольялья предлагает уточнение: второй закон сам по себе уже подразумевает, что энтропия при абсолютном нуле принимает уникальное значение. Добавление того, что это значение равно нулю, скорее служит дополнением, чем основанием для отдельного принципа.
Профессор признаёт, что опубликованное доказательство — лишь первый шаг на пути к признанию нового подхода. По его словам, первыми, кто познакомился с этой идеей, стали студенты его курса по термодинамике. Он надеется, что после публикации о работе узнает больше людей, хотя и понимает, что научное сообщество не быстро принимает изменения.
Учёный из Севильского университета Хосе Мартин-Ольялья предложил оригинальное доказательство, которое напрямую связывает теорему Нернста с основным законом термодинамики — принципом возрастания энтропии. Его работа опубликована в журнале The European Physical Journal Plus и, по словам автора, не только решает проблему, обсуждаемую уже более века, но и опровергает взгляд, предложенный самим Альбертом Эйнштейном.
Теорема Нернста была сформулирована ещё в 1905 году и описывает, как при стремлении температуры к абсолютному нулю обмен энтропией между системами также стремится к нулю. Исследования в этой области принесли Вальтеру Нернсту Нобелевскую премию по химии в 1920 году. Он утверждал, что достичь абсолютного нуля невозможно, иначе можно было бы создать тепловую машину, способную превращать всё тепло в работу — в явном противоречии с законом увеличения энтропии. Своё доказательство он представил в 1912 году.
Однако вскоре после этого Эйнштейн отверг доводы Нернста, указав, что описанная идеальная машина не может быть построена на практике. Следовательно, её гипотетическое существование не способно поставить под сомнение фундаментальный закон термодинамики. Он предложил рассматривать теорему Нернста как отдельный, третий принцип, не связанный со вторым. Этот подход теперь ставится под сомнение.
В своём доказательстве профессор Мартин-Ольялья делает акцент на двух упущенных моментах. Во-первых, формулировка второго закона термодинамики требует наличия воображаемой машины, аналогичной той, что описал Нернст. Во-вторых, эта машина должна оставаться полностью виртуальной: она не потребляет тепло, не производит работу и не нарушает никаких термодинамических законов. Совмещение этих условий приводит к выводу, что при температуре, стремящейся к нулю, энтропийный обмен исчезает, а абсолютный ноль действительно недостижим.
Учёный отмечает, что важной задачей термодинамики остаётся различение между чувственным восприятием температуры — ощущениями тепла и холода — и строго научным понятием температуры как физической величины. В дискуссии между Нернстом и Эйнштейном температура рассматривалась лишь как эмпирический параметр, измеряемый через давление или объём газа. В отличие от этого, современный подход опирается на формальную сторону второго закона, в которой понятие температуры связано не с восприятием, а с идеальной машиной, чьё существование возможно лишь в теории. Это меняет сам взгляд на доказательство теоремы.
В статье также подчёркивается, что единственное общее свойство вещества при приближении к абсолютному нулю, которое не удаётся строго вывести из второго закона, — это исчезновение теплоёмкостей, также описанное Нернстом. Однако Мартин-Ольялья предлагает уточнение: второй закон сам по себе уже подразумевает, что энтропия при абсолютном нуле принимает уникальное значение. Добавление того, что это значение равно нулю, скорее служит дополнением, чем основанием для отдельного принципа.
Профессор признаёт, что опубликованное доказательство — лишь первый шаг на пути к признанию нового подхода. По его словам, первыми, кто познакомился с этой идеей, стали студенты его курса по термодинамике. Он надеется, что после публикации о работе узнает больше людей, хотя и понимает, что научное сообщество не быстро принимает изменения.