绝对零度不可达：新研究推翻 120 年前爱因斯坦部分观点

9 月 13 日消息，科技媒体 NeoWin 昨日（9 月 12 日）发布博文，报道称科学家利用热力学第二定律，重新证明了 1905 年提出的“能斯特热定理”，并推翻了爱因斯坦 120 年前提出的部分观点。

西班牙塞维利亚大学物理学教授 José María Martín Olalla 解决了热力学领域一个延续逾百年的难题，相关成果于 9 月 10 日发表在《欧洲物理杂志 Plus》上。他以全新方式证明了能斯特热定理，并挑战了爱因斯坦在上世纪初的相关论断。

注：能斯特热定理（Nernst heat theorem）由 1920 年诺贝尔化学奖得主瓦尔特・能斯特（Walther Nernst）于 1905 年提出，指出当温度趋近绝对零度（0 开尔文，-273.15℃，物质分子热运动完全停止的理论温度）时，熵（一种无序性的度量）交换也会趋近于零。

研究中，Martín Olalla 仅依靠热力学第二定律完成了证明，第二定律规定宇宙的总熵总是增加。他通过“卡诺温度计”（Carnot thermometer）定义 T=0 绝对零度，这种定义方法不依赖比热是否消失，也不依赖绝对零度是否可达。

这一方法扩大了第二定律的适用范围，并将第三定律压缩为一条表述：有限密度、化学均匀的物体，其熵不得为负。

能斯特与爱因斯坦的分歧源于 1912 年对绝对零度可达性的讨论。

能斯特认为绝对零度是不可达到的，这是他提出的“热定理”的自然推论，后来被确立为热力学第三定律的标准表述。

而爱因斯坦最初认为，基于纯理论（尤其是统计力学和涨落理论）的考虑，绝对零度在原则上是可能达到的。他质疑能斯特的定律是否是一个像第一、第二定律那样基本的普适性原理。

Martín Olalla 在证明中重新引入了这种“假想机器”，但强调它必须是“虚拟”的，不消耗热、不产出功，也不违反热力学规律。结合卡诺温度计定义，他得出结论：熵交换在温度趋近绝对零度时趋近于零，且绝对零度不可达到。

他还指出，物质在绝对零度附近唯一不由第二定律决定的普遍性质，是 1912 年能斯特提出的比热消失现象，这更像是重要附录而非新原理。

参考

Proof of the Nernst theorem

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