Профессор Хосе-Мария Мартин-Олалья из Университета Севильи продемонстрировал, что исчезновение теплоемкости при абсолютном нуле — это явление, которое на протяжении почти ста лет считалось следствием третьего закона термодинамики, — напрямую вытекает из второго закона, то есть из принципа увеличения энтропии и связанного с ним условия устойчивости термодинамического равновесия. Работа опубликована в журнале Physica Scripta (PS). 
Это уже вторая работа ученого на эту тему. В июне 2025 года он опубликовал статью, где связал другую основополагающую закономерность — теорему Нернста — также со вторым законом, скорректировав первоначальное понимание Эйнштейна. В совокупности две публикации представляют собой радикально новую концепцию: первые два закона термодинамики — сохранение энергии и увеличение энтропии — могут в полной мере объяснить свойства материи при всех температурах, включая абсолютный ноль, что подразумевает, что третий закон как самостоятельный постулат не нужен.
Исчезновение теплоемкости при абсолютном нуле — одна из универсальных закономерностей для всех веществ. Теплоемкость определяет, сколько энергии необходимо объекту для изменения своей температуры. В рамках классической физики исчезновение этого свойства казалось невозможным: любое изменение температуры должно сопровождаться обменом энергией. Однако в начале XX века эксперименты убедительно показали: по мере приближения к абсолютному нулю теплоемкость уменьшается и в пределе становится равной нулю.
В 1907 году Эйнштейн объяснил это явление квантовыми эффектами, заложив основы будущей третьей аксиомы термодинамики. Однако данное объяснение оставалось изолированным — оно не связывало наблюдаемое поведение материи с основополагающими законами термодинамики.
Работа Мартин-Олальи предлагает иную точку зрения: исчезновение теплоемкости не вытекает из особенностей квантовой природы вещества, а является следствием требования термодинамической устойчивости равновесия.
Состояние равновесия в термодинамике по определению устойчиво: оно сохраняется бесконечно долго, пока внешняя сила не выведет систему из равновесия. Это свойство — следствие второго закона. Профессор демонстрирует, что именно это требование накладывает строгие условия на теплоемкость при стремлении температуры к нулю: она должна исчезать не просто значительно, а быстрее температуры, чтобы избежать неустойчивых, физически недопустимых состояний.
По словам автора, квантовое объяснение остается верным на уровне микроскопических моделей, но само явление — универсально и не зависит от того, является система квантовой или классической.
Если выводы ученого получат дальнейшее подтверждение, они могут привести к пересмотру методов преподавания и понимания термодинамики. Две главные аксиомы — сохранение энергии и рост энтропии — окажутся достаточными для объяснения всех макроскопических свойств вещества на всем диапазоне температур.
Фото: hi-tech.mail.ru