塞维利亚大学的一项研究将比热消失与熵增原理联系起来

塞维利亚大学凝聚态物理系的何塞·玛丽亚·马丁·奥拉亚（José María Martín Olalla ）教授，在其最新研究中，描述了绝对零度下比热消失，这是二十世纪初确立的一项普遍实验观察结果，与热力学第二定律之间的直接关联；这项研究已发表在《物理学文集》（Physica Scripta），重新对这一百年难题进行了重新解读，并完善了关于宇宙熵增原理的相关推论。

这项新工作是继2025年6月在《欧洲物理学杂志Plus》（European Physical Journal Plus）上发表的另一篇文章之后进行的，在之前的文章中，马丁·奥拉利亚（Martín Olalla）教授将能斯特定理（Nernst Theorem，即物质在绝对零度下的另一项普遍性质）与热力学第二定律联系起来，并修正了爱因斯坦的原始观点。

有了这两项工作，热力学的两大原理（能量守恒和熵增）就足以解释物质在整个温度范围，包括现在的绝对零度下的宏观性质，从而不再需要独立的第三定律。

比热容（El calor específico）是一个物体对改变其温度所表现出的阻力。在绝对零度下，这种性质的消失（anulación）对二十世纪初的科学界造成了巨大震动，因为在当时的经典物理学框架内，找不到任何解释——在经典物理学中，温度变化总是与能量交换联系在一起的。比热容的消失意味着在绝对零度时，温度变化不再需要能量交换。1907年，爱因斯坦首次使用量子物理学解释了这一现象，使得它脱离了热力学第二定律的范畴，并与能斯特定理（teorema de Nernst）一起，构成了热力学第三定律。

马丁·奥拉拉（Martín Olalla）教授的研究现在将绝对零度下比热的消失与热力学第二定律的一个结果联系起来：平衡的稳定性。平衡态稳定性指系统一旦达到平衡，便会无限期地保持稳定，直到受到外界扰动。由此，比热的消失可以得到一种“经典的”热力学解释，而无需了解系统是否具有量子特性。

在这项研究中，，马丁·奥拉亚（Martín Olalla）教授分析了热稳定性的普遍条件，即对于非零温度，比热必须为正值，并据此指出，正是这一条件要求在绝对零度时，比热容的衰减速度必须与温度的衰减速度一样快。

马丁·奥拉亚（Martín Olalla） 教授总结道：“比热消失的微观解释涉及物质的量子性质，但我们的研究表明，从普遍意义上说，自然会避免在绝对零度出现导致系统不稳定的情况。”他补充说：“物质在接近绝对零度时的表现完全符合热稳定性的预测，并不需要一个新的原理来描述这种可预见的行为。”