Достичь абсолютного нуля температуры нельзя, или, во всяком случае, на это потребовалось бы бесконечное количество времени и энергии. Ученые уже давно исходили из этого предположения, однако, как сообщается, теперь британским специалистам из Университетского колледжа Лондона, наконец, удалось его доказать.
фото: pixabay.com
Законы термодинамики, на которых строится представляют собой постулаты, то есть они, строго говоря, не являются доказанными в полном смысле слова, но соответствуют многочисленным экспериментальным данным и, будучи принятыми как допущение, позволяют развивать это направление науки дальше. Суть третьего начала термодинамики состоит в том, что абсолютного нуля температуры, равного минус 273,15 градуса по шкале Цельсия, невозможно.
Математическое доказательство, представленное учёными в новом исследовании, сводится к тому, что «охлаждение» системы представляет собой «пошаговый» процесс. Каждый шаг подразумевает извлечение некоторого количества энергии из системы, после чего она оказывается ещё холоднее, и на извлечение дополнительной энергии потребуется больше работы. Как утверждают учёные, если поставить конечной целью достижение абсолютного нуля температуры, количество требуемых шагов оказывается равным бесконечности. Впрочем, по словам специалистов, их выводы подразумевают что подобраться к абсолютному нулю очень близко вполне реально.
Учёные надеются, что полученные ими выводы, как и другие исследования в этой области, могли бы оказаться полезны при создании квантовых компьютеров. Научная работа опубликована в журнале Nature Communications.
Стоит отметить, что учёные до сих пор не уверены в применимости законов термодинамики к квантовому миру. В частности, некоторые специалисты, включая российских исследователей из МФТИ и РАН, допускают, что нарушаться в микроскопической системе может второе начало термодинамики, подразумевающее, что в любой замкнутой системе энтропия, то есть неупорядоченность, может только увеличиваться, но не уменьшаться. К слову, второй закон термодинамики (наряду с первым) — один из принципов, подразумевающих невозможность существования вечного двигателя.