經過 100 多年的爭論愛因斯坦本人，物理學家終於提供了第三定律的數學證明，它指出絕對零度的溫度在物理上無法實現，因為系統的熵（或無序）不可能達到零。
雖然科學家已經長期懷疑我們的宇宙中的冷卻行為存在固有的“速度限制”，它阻止我們實現絕對零度（0 開爾文，-273.15°C 或-459.67°F），這是迄今為止最有力的證據，表明我們現行的定律當涉及到盡可能低的溫度時，物理學的原理是正確的。
倫敦大學學院的團隊成員之一、倫敦大學學院的路易斯·馬薩內斯 (Lluis Masanes) 表示：「我們表明，實際上無法利用有限的資源將系統冷卻至絕對零，我們更進一步」。告訴IFLScience。
“然後我們得出結論，在有限時間內將系統冷卻到絕對零度是不可能的，我們建立了時間和最低可能溫度之間的關係。這就是冷卻速度。”
馬薩內斯在這裡指的是兩個基本假設：熱力學第三定律取決於其有效性。
首先，為了在物理系統中實現絕對零，系統的熵也必須達到零。
第二條規則稱為不可達到性原理，它指出絕對零在物理上是無法達到的，因為沒有系統可以達到零熵。
第一條規則由德國化學家瓦爾特·能斯特(Walther Nernst) 於1906 年提出，雖然該規則為他贏得了諾貝爾化學獎，但阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein) 等重量級人物也因此獲得了諾貝爾化學獎。馬克斯普朗克並沒有被他的證明所說服，並提出了他們的自己的版本宇宙的冷卻極限。
這促使能斯特加倍思考，並於 1912 年提出第二條規則，宣布絕對零在物理上是不可能的。
這些規則現在被認為是熱力學第三定律，雖然這條定律似乎成立，但它的基礎似乎總是有點不穩定——當涉及到熱力學定律，第三個有點害群之馬。
“[B]因為早期的論點只關注特定的機製或受到有問題的假設的阻礙，一些物理學家始終不相信其有效性，”利亞·克蘭 (Leah Crane) 解釋說新科學家。
為了測試熱力學第三定律的假設在兩者中實際上有多穩健經典和量子系統，馬薩內斯和他的同事喬納森·奧本海姆決定測試在有限的時間和資源限制下，在數學上是否有可能達到絕對零度。
Masanes 比較了這種冷卻行為計算- 我們可以觀看計算機求解演算法並記錄它需要多長時間，並且以同樣的方式，我們實際上可以計算系統需要多長時間才能冷卻到其理論極限，因為需要採取步驟來消除其熱量。
您可以將冷卻視為有效地「剷除」系統中現有的熱量並將其沉積到周圍環境中。
系統啟動時有多少熱量將決定您需要採取多少步驟才能將其全部剷出，而儲存熱量的「蓄水池」的大小也會限制您的冷卻能力。
使用源自量子資訊理論的數學技術—愛因斯坦的理論曾推動在他自己的熱力學第三定律公式中，馬薩內斯和奧本海姆發現，如果你同時擁有無限的步長和無限的儲量，你只能達到絕對零度。
這並不是我們任何人都能很快得到的東西。
這是物理學家的事情早就懷疑，因為熱力學第二定律指出熱量會自發性地從較熱的系統轉移到較冷的系統，因此您嘗試冷卻的物體將持續從周圍環境吸收熱量。
當物體內有任何熱量時，這意味著內部存在熱運動，這確保了一定程度的熵始終存在。
這解釋了為什麼無論你往哪裡看，宇宙中的每一個事物正在輕微地移動- 根據熱力學第三定律，沒有任何東西是完全靜止的。
研究人員說他們“希望目前的工作使第三定律更加符合熱力學其他定律”，同時提出我們實際上可以冷卻某些東西的最快理論速率。
換句話說，他們使用數學來量化冷卻的步驟，使研究人員能夠定義系統在有限時間內可以達到多冷的設定速度限制。
這很重要，因為即使我們永遠無法達到絕對零，我們也可以非常接近，正如美國宇航局最近展示的那樣其冷原子實驗室的溫度可以達到絕對零度以上僅十億分之一度，或者冷一億倍比太空深處。
在這樣的溫度下，我們將能夠看到以前從未見過的奇怪的原子行為。能夠從系統中消除盡可能多的熱量對於最終建立功能性系統至關重要
最棒的是，雖然這項研究已經永遠消除了絕對零度的可能性，甚至沒有人接近過達到設定為物理極限的溫度或冷卻速度 - 儘管最近的一些令人印象深刻的努力。
「這項工作很重要——第三定律是當代物理學的基本問題之一，」以色列耶路撒冷希伯來大學的羅尼·科斯洛夫（Ronnie Kosloff）沒有參與這項研究，告訴新科學家。
“它涉及熱力學、量子力學、資訊理論——它是許多事物的交匯點。”
該研究發表於自然通訊。
