შესაძლოა, ხოსე მარია მარტინ-ოლაიამ (სევილიის უნივერსიტეტი) 120-წლიანი თავსატეხი ამოხსნა. მან აინშტაინის ინტერპრეტაცია შეასწორა.

პროფესორმა თერმოდინამიკის მეორე კანონსა და ნერნსტის თეორემას შორის ახალი თეორიული კავშირი იპოვა. მოკლედ რომ ავხსნათ, თერმოდინამიკის მეორე კანონის მიხედვით ენტროპია იზრდება — საგნები დროთა განმავლობაში უფრო ქაოსური ხდება. რაც შეეხება ნერსტის თეორემას, იგი მეორენაირად თერმოდინამიკის მესამე კანონის სახელითაცაა ცნობილი. თეორემის მიხედვით, რაც უფრო უახლოვდება ტემპერატურა აბსოლუტურ ნულს, მით უფრო ნაკლებადაა საგანი შემთხვევითობისკენ/ქაოსისკენ მიდრეკილი. სწორედ ამიტომაა აბსოლუტური ნულის მიღება შეუძლებელი.

ახალი კვლევის თანახმად, ნერსტის თეორემა თერმოდინამიკის მეორე კანონის პირდაპირი შედეგია და არა დამოუკიდებელი პრინციპი.

"ამ კვლევის შედეგად თერმოდინამიკის მეორე კანონს მეტი გამოყენება შეგვიძლია ვუპოვოთ. გარდა ამისა, თერმოდინამიკის მესამე პოსტულატი შეიძლება იმ ფაქტზე დავიყვანოთ, რომ სასრული სიმკვრივისა და ქიმიურად ერთგვაროვანი სხეულის ენტროპია უარყოფითი არ უნდა იყოს", — ვკითხულობთ ნაშრომში.

თერმოდინამიკის კანონების გაერთიანება

საკითხი მე-20 საუკუნის დასაწყისში წამოიჭრა. მაშინ მეცნიერები აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებულ ტემპერატურაზე (–273°C) მატერიის ქცევას სწავლობდნენ.

ვალტერ ნერსტი გერმანელი ფიზიკოსი იყო. მან შენიშნა, რომ აბსოლუტურ ნულთან მიახლოებისას ენტროპია თითქმის არ იცვლება. ამ აღმოჩენამ 1920 წელს ნერსტს ქიმიის დარგში ნობელის პრემია მოუტანა. თავისი მიგნების უკეთ ასახსნელად მეცნიერმა განაცხადა, რომ აბსოლუტური ნულის მიღება ფიზიკურად შეუძლებელია. ეს კანონი რომ არა, იდეალური ძრავის შექმნა იქნებოდა შესაძლებელი, რომელიც სითბოს ნებისმიერ რაოდენობას მუშაობად გარდაქმნის.

1912 წელს დებატებში აინშტაინიც ჩაერთო. ის ფიქრობდა, რომ ასეთი სახის პრაქტიკული ძრავა ვერ იარსებებდა. ეს ნიშნავდა, რომ აბსოლუტური ნულის მიუწვდომლობის მიზეზი თერმოდინამიკის მეორე კანონი ვერ იქნებოდა. აინშტაინის არგუმენტმა თითქოს ნერსტის თეორემა თერმოდინამიკის მეორე კანონისგან განაცალკევა, შედეგად კი თეორემას "თერმოდინამიკის მესამე კანონი" ეწოდა.

პროფესორ მარტინ-ოლაიას ახალი ნაშრომი კი ამ განცალკევებას უარყოფს და აჩვენებს, რომ ნერსტის თეორემა მეორე კანონიდან ლოგიკურად გამომდინარეობს. ამით თერმოდინამიკის პრინციპები ისე გაერთიანდა, როგორც აქამდე არასდროს.

აბსოლუტური ნულის თავიდან განსაზღვრა

მარტინ-ოლაია განმარტავს, რომ თერმოდინამიკის მეორე კანონი ნერსტის ჰიპოთეზური ძრავის არსებობას მოითხოვს. ამისდა მიუხედავად, ძრავი ვირტუალური უნდა იყოს, სითბურ ენერგიას არ მოიხმარდეს და, თავისთავად, მეორე კანონს არ ეწინააღმდეგებოდეს. ამ კონცეპტუალური ძრავის არსებობის დაშვებას ორ დასკვნამდე მივყავართ: რაც უფრო უახლოვდება ტემპერატურა აბსოლუტურ ნულს, მით ნაკლებად იცვლება ენტროპია და, ასევე, აბსოლუტური ნულის მიღება შეუძლებელია.

პროფესორი ასევე აღნიშნავს, რომ მე-20 საუკუნის დასაწყისში ტემპერატურა მხოლოდ დაკვირვებად პარამეტრად აღიქმებოდა ისევე, როგორც წნევა ან მოცულობა. ამისდა მიუხედავად, თუ ვირტუალური ძრავის საშუალებით ტემპერატურას მეორე კანონის ფორმალიზმს დავუკავშირებთ, სენსორულ გამოცდილებაზე (ფიზიკურ შეგრძნებაზე) დაფუძნებული უფრო ზუსტი განმარტების მიღებაც შეგვიძლია. ეს თეორემის დამტკიცების საფუძვლებს მნიშვნელოვნად ცვლის.

მარტინ-ოლაიამ ახალი პერსპექტივა პირველად თავის სტუდენტებს გაუზიარა. იგი იმედოვნებს, რომ მის ნაშრომს დიდი აკადემიური აღიარება ექნება. მეორე მხრივ, პროფესორი ვარაუდობს, რომ დამკვიდრებული ინტერპრეტაციების ეჭვქვეშ დაყენებას სამეცნიერო საზოგადოებისგან გარკვეული წინააღმდეგობა შეხვდება.

ნაშრომი გამოცემაში The European Physical Journal Plus გამოქვეყნდა.