塞维利亚大学的何塞·玛丽亚·马丁-奥拉拉教授发表了一篇论文，探讨了一个120年来悬而未决的热力学问题。他修正了阿尔伯特·爱因斯坦一个多世纪前提出的一个观点。论文认为，热力学第三原理源于第二原理，而不是一个单独或独立的概念。

这篇论文将能斯特定理（1905年的一项实验观测结果，指出当温度趋近于零时，熵交换也趋近于零）与热力学第二原理直接联系起来。该研究发表在《欧洲物理期刊Plus》上，扩展了热力学第二原理的含义，即宇宙中的熵趋于增加。

围绕能斯特定理的难题出现于20世纪初，当时人们正在研究物质在接近绝对零度（零下273摄氏度）的温度下的行为。瓦尔特·能斯特因其在该领域的贡献，于1920年获得了诺贝尔化学奖。

为了解释他的发现，能斯特认为绝对零度必定是无法达到的。否则，理论上人们可以建造一台以绝对零度为冷却剂的发动机，将所有热量转化为功，从而违反熵增原理。他基于这一推理，于1912年正式提出了他的定理。

不久之后，阿尔伯特·爱因斯坦对这一论点提出了质疑，他指出，这种发动机实际上无法制造，因此它不会对热力学第二定律构成真正的威胁。结果，爱因斯坦将能斯特定理从热力学第二定律中分离出来，并将其归类为第三条独立的定律。这一解释现已被推翻。

在演示中，马丁-奥拉拉教授引入了能斯特和爱因斯坦忽略的两个细微差别：热力学第二原理的形式主义一方面要求能斯特设想的发动机存在；另一方面，要求这台机器是虚拟的；该发动机不消耗任何热量，不做任何功，也不会质疑第二原理。将这两个概念结合起来，我们可以得出结论：当温度趋于零时，熵交换也趋于零（这就是能斯特定理），而绝对零度是无法达到的。

马丁-奥拉拉指出：“热力学的一个基本问题是将温度感知（冷热感知）与作为物理量的抽象温度概念区分开来。在能斯特和爱因斯坦的讨论中，温度仅仅是一个经验参数：绝对零度条件是指气体压强或体积接近于零的条件。形式上，热力学第二原理提供了关于温度自然零点的更具体的概念。这个概念与任何感知无关，而是与能斯特设想的那个引擎有关，但它必须是虚拟的。这从根本上改变了该定理的证明方法。”

研究指出，物质在绝对零度附近唯一无法与热力学第二原理联系起来的普遍性质是热容抵消，后者也是能斯特于1912年总结的。然而，马丁-奥拉拉提出了一种不同的形式化解释：“热力学第二原理包含熵在绝对零度下是唯一的这一概念。比热容抵消只是增加了这一唯一值是零的事实。这更像是一个重要的附录，而非一个新的原理。”

塞维利亚大学的这位教授指出，这篇文章的发表是迈向这一新颖观点的第一步：“我教的热力学课程的学生是第一批了解这个论证的人。我希望随着这篇文章的发表，这个论证能够得到更广泛的传播，但我知道学术界存在很大的惰性。”

编译自/scitechdaily