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内容导航：1、物理学家终于给出热力学第三定律的数学证明，平息百年争论！2、热力学第一定律是什么1、物理学家终于给出热力学第三定律的数学证明，平息百年争论！
经过100多年的辩论——包括爱因斯坦也参与其中，物理学家终于提出了热力学第三定律的数学证明。热力学第三定律指出，绝对零度（0 K或-273.15 ℃）无法达到，因为一个系统的熵（或无序度）不可能为零。
虽然科学家早就怀疑宇宙中的冷却行为有一个内在的“速度限制”，阻止我们达到绝对零度，但还未弄清楚背后的机制。
最近，在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上刊载的一项新研究，旨在通过使用量子力学原理来平息这一争论。来自伦敦大学学院的物理学家研究了这个不可达到性原理，并发现可以定义冷却时的速度限制，防止实现绝对零度。
科学家发现，不能用利用有限的资源把系统冷却到绝对零度。然后物理学家得出结论，在有限时间内把系统冷却到绝对零度是不可能的，并且他们还建立了时间和最低可能温度之间的关系，这就是冷却速度。就像光速一样，冷却速度不是一成不变的，而是取决于环境中声音的速度以及能量注入的快慢。
解决方案来自量子信息的世界。这项研究的主要观点是，冷却过程可以看作是一种计算。一个较冷的系统具有较低的能量，并且可以将其自身排列成更少的状态。因此，在具有较大能量的系统中，粒子可以排列成诸多样式。在某种程度上，有很多不确定性，因为无法确定这些粒子的状态。而在绝对零度时，就可以准确地知道系统的外观。
从这些方面进行考虑，冷却的任务是一个信息问题，研究人员的主要洞察力是了解这种任务的复杂性。这个信息理论与热力学第二定律密切相关——其中量子信息已经被成功地用于证明各种版本。然而，热力学第三条定律并不那么明确。
第三定律的推导可能有一些技术应用，但研究人员强调，其理论价值目前更重要。
该研究合著者Jonathan Oppenheim教授表示：“我们推导出冷却的速度限制，并且它是极其快速的，而我们目前是处于马车的时代。技术目前还没有接近速度限制。不过，这项新研究将给一些特定的冷却机赋予一个框架。
这种研究方式类似于发现光速。知道有一个速度限制是很重要的，即使我们离这个还远着。这项研究意义重大，因为热力学第三定律是当代物理学的根本问题之一，它涉及热力学、量子力学、信息理论，这是许多东西的交汇点。
2、热力学第一定律是什么
热力学第一定律是指不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为△U=Q+W。表述形式：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。其推广和本质就是著名的能量守恒定律。
热力学第一定律（the first law of thermodynamics）其推广和本质就是著名的能量守恒定律。指的是不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为△U=Q+W。表述形式：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
该定律经过迈尔 J.R.Mayer、焦耳 J.P.Joule等多位物理学家验证。热力学第一定律就是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律。十九世纪中期，在长期生产实践和大量科学实验的基础上，它才以科学定律的形式被确立起来。
热力学第一定律本质上与能量守恒定律是的等同的，是一个普适的定律，适用于宏观世界和微观世界的所有体系，适用于一切形式的能量。自1850年起，科学界公认能量守恒定律是自然界普遍规律之一。能量守恒与转化定律可表述为：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式，是人类经验的总结，也是热力学最基本的定律之一。
热力学第一定律是热力学的基础，而且在能源方面有广泛的应用，能源是人类社会活动的物质基础，社会得以发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用，能量资源的范围随着科学技术的发展而扩大，所以热力学第一定律的广阔发展前景也将越来越光明。
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