Początek ubiegłego stulecia przyniósł fizykom poważny kłopot. Obserwacje materii schłodzonej do granic możliwości nie zgadzały się z przewidywaniami klasycznych teorii. W temperaturach bliskich zera absolutnego, czyli minus 273,15 stopnia Celsjusza, zachowanie różnych substancji zdawało się łamać ustalone reguły. Kluczowym zjawiskiem było tajemnicze zanikanie ciepła właściwego. Fizycy potrzebowali nowego narzędzia, by to wyjaśnić.
Trzecia zasada termodynamiki: fundament czy zbędny dodatek?
W odpowiedzi na te problemy, niemiecki fizyk Walther Nernst sformułował w 1906 roku tzw. twierdzenie cieplne, które później zostało uznane za trzecią zasadę termodynamiki. Zasada ta, w swojej najbardziej znanej formie zaproponowanej przez Maxa Plancka, głosi, że entropia doskonale krystalicznej substancji w temperaturze zera absolutnego wynosi zero. Innymi słowy, na najniższym możliwym poziomie energetycznym układ osiąga stan idealnego uporządkowania.
Nowe spojrzenie na stare problemy
Profesor Miguel Ángel Rubio z Uniwersytetu Complutense w Madrycie opublikował niedawno pracę, która rzuca nowe światło na tę fundamentalną zasadę. Jego badania sugerują, że trzecia zasada termodynamiki może być w istocie konsekwencją dwóch pierwszych zasad, a nie niezależnym postulatem.
„Jeśli moje rozumowanie jest poprawne, oznacza to, że zasada Nernsta nie jest niezależnym aksjomatem termodynamiki, ale logicznym wnioskiem płynącym z bardziej podstawowych założeń” – stwierdził profesor Rubio w wywiadzie dla czasopisma naukowego.
Implikacje dla współczesnej fizyki
Teoria hiszpańskiego fizyka, jeśli zostanie potwierdzona, mogłaby mieć znaczące konsekwencje dla wielu dziedzin nauki:
- Uproszczenie podstaw termodynamiki: Liczba fundamentalnych zasad rządzących zachowaniem energii i materii zmniejszyłaby się z czterech do trzech.
- Nowe perspektywy w fizyce materii skondensowanej: Lepsze zrozumienie zachowania materii w ekstremalnie niskich temperaturach.
- Wpływ na technologie kriogeniczne: Potencjalne implikacje dla rozwoju komputerów kwantowych i nadprzewodnictwa.
Reakcja środowiska naukowego
Propozycja profesora Rubio spotkała się z mieszanymi reakcjami w środowisku fizyków teoretycznych. Część badaczy uważa ją za interesujący intelektualnie eksperyment myślowy, podczas gdy inni podchodzą do niej z dużą rezerwą.
„To odważna teza, która wymaga dokładnej weryfikacji matematycznej i eksperymentalnej” – komentuje dr Anna Nowak, fizyk z Polskiej Akademii Nauk. „Trzecia zasada termodynamiki przez ponad sto lat sprawdzała się w praktyce, więc jej ewentualna „zbędność” musiałaby być udowodniona w sposób niebudzący wątpliwości”.
Co dalej z zasadami termodynamiki?
Niezależnie od ostatecznego werdyktu w sprawie teorii Rubio, jego praca stanowi ważny głos w trwającej od dekad dyskusji na temat fundamentów fizyki. Pokazuje, że nawet najbardziej ugruntowane zasady nauki mogą podlegać rewizji w świetle nowych badań i przemyśleń.
Termodynamika, jako dziedzina opisująca przepływ energii i jej przemiany, pozostaje kluczowa dla zrozumienia wszechświata – od zachowania pojedynczych atomów po ewolucję galaktyk. Pytanie o to, ile zasad jest naprawdę potrzebnych do jej opisu, dotyka samej istoty naukowej metodologii.
Foto: www.pexels.com
Leave a Reply