一条百年定律刚刚得到证明:除非有无限的时间和资源,否则无法达到绝对零度。
在1906年,德国化学家能斯特得出了一条热力学定理:“当绝对温度趋于零时,凝聚系的熵趋于零。”
当时,这条定理不是没有争论的。就连爱因斯坦和普朗克都曾讨论过它,并给出自己的版本。在1912年,能斯特又为这一定律添加上了绝对零度不可能达到的原理:“不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度。”
这两条加在一起就是热力学第三定律。能斯特在这方面的研究为他赢得了1920年的诺贝尔化学奖。
但是,由于该定律仅在具体机制下有效,并且基于数个假设,一直以来都有物理学家怀疑其准确性。
如今,
伦敦大学学院的Jonathan Oppenheim 和Lluís Masanes通过数学成功地证明了不可能达到原理,从而证明了热力学第三定律。
“在电脑科学里,‘这个计算需要多长时间’是一个十分常见的问题”, Oppenheim说道,“而和一个计算机进行运算一样,一个降温机器会对一个系统降温”。所以,他与Masanes 提出了相似的问题:“降温需要多长时间?”
降温可以分为两个步骤:热从一个系统中被抽取,之后被排放到周围的环境里。这两个步骤每循环一次,该系统就变冷一点。具体可以到达多冷取决于降温机器的功和周围环境的大小。