一位來自塞維利亞大學的教授解決了一個長達120年的熱力學難題，修正了阿爾伯特·愛因斯坦早期提出的一項長期解釋。
這項研究成果提供了內爾斯特定理（Nernst’s theorem）與熱力學第二定律之間的新理論聯繫，結果顯示熱力學第三定律並非獨立原則，而是第二定律的直接結果。
何塞·瑪利亞·馬丁-奧拉拉（José María Martín-Olalla）的研究成果澄清了當溫度接近絕對零度時熵的行為，加深了對物理學基本原則之一的理解，並修訂了愛因斯坦早期熱力學思維的關鍵方面。
根據研究論文，“這一證明將擴展熱力學第二定律的適用性，而熱力學第三公設將縮小為有限密度、化學均勻體的熵必須不為負的事實。”
熱力學法則的統一
這一問題可以追溯到20世紀初，當時科學家們正在研究物質在接近絕對零度（-273°C）時的行為。
德國物理學家瓦爾特·內爾斯特（Walther Nernst）注意到，當溫度接近絕對零度時，熵的交換似乎會消失。這一發現使他在1920年獲得了化學諾貝爾獎。為了澄清這一點，內爾斯特主張絕對零度在物理上是無法達到的。若無此法則，建造一個將所有熱量轉換為工作的理想引擎將成為可能，從而違反熱力學第二定律。
然而在1912年，愛因斯坦對此觀點提出異議。他認為，這樣的實際引擎無法存在，這意味著第二定律不必成為絕對零度不可及的原因。愛因斯坦的觀點將內爾斯特定理與第二定律分開，將其確立為獨立的“第三定律”。
馬丁-奧拉拉教授的最新研究反駁了這一分離，證明內爾斯特定理實際上是第二定律的邏輯延伸，從而以一種前所未有的方式統一了熱力學原則。
重新定義絕對零度
在最近的一次演示中，馬丁-奧拉拉教授通過強調內爾斯特和愛因斯坦所忽略的兩個微妙之處，提供了熱力學的修訂解釋。
根據一份聲明，他認為熱力學第二定律隱含著內爾斯特假設引擎的存在，但該引擎必須保持虛擬，既不消耗熱量，也不產生工作，從而不挑戰第二定律。這一概念引擎導致了兩個關鍵結論：熵的交換在溫度接近絕對零度時消失（內爾斯特定理），而絕對零度本身是無法達到的。
馬丁-奧拉拉還區分了溫度的經驗感知——與熱和冷的感覺相關——以及其作為物理量的正式角色。他指出，在20世紀初的辯論中，溫度僅被視為可觀察的參數，類似於壓力或體積。然而，通過將溫度與第二定律的形式主義相連結，通過這一虛擬引擎，出現了一個更嚴謹的定義，與感官經驗無關。這一重新框架顯著改變了定理證明的基礎。
雖然內爾斯特在1912年的工作也識別了接近絕對零度時熱容量的消失，馬丁-奧拉拉認為這是一個補充的見解，而非獨立的原則。他提出，第二定律本質上暗示熵在絕對零度時達到獨特的零值。
這一新觀點首次與他的熱力學學生分享，標誌著他希望在學術界獲得更廣泛認可的開始。然而，他也承認，挑戰長期以來的解釋將在科學界面臨抵抗。
馬丁-奧拉拉的研究細節已發表在《歐洲物理期刊增刊》（The European Physical Journal Plus）上。
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