アインシュタインはネルンストの示した「絶対零度に到達不可能」という結論そのものは否定はしませんでしたが、その背理法的な証明方法とそれを根拠にした第二法則との統合――つまり第二法則の絶対零度の世界の伸長についてはNOを突き付けました。

アインシュタインの批判を受けて、ネルンストが示した「温度が絶対零度に近づくとエントロピーがゼロに近づく」という現象は、熱力学の教科書や研究者たちの認識の中で、「第二法則」とは明確に区別された新しい法則、「熱力学第三法則」として定着するようになってしまったのです。

凡人からすれば「ネルンストが目指した理論的整合性よりも熱力学第三法則の提唱者としてのほうが見栄えがいいのでは?」なんて邪な感想を抱いてしまいます。

ただネルンスト自身が目指したのは、新しい法則を作ることではなく、あくまで自分が発見した実験事実を第二法則の枠内で矛盾なく統合するという純粋な科学的目標でした。

しかし歴史はネルンストの理想とは遠く、彼を熱力学第三法則の提唱者と認識するようになりました。

ですが教科書に第三法則が記されるようになった後も、水面下では第三法則が本当に第二法則から導けない独立原理なのか、それとも何らかの形で第二法則の範囲内に位置づけられるのかという疑問はくすぶり続けていました。

そこで今回研究者たちは、ネルンストの熱定理(現在第三法則と言われているもの)を熱力学第二法則のみから厳密に証明する試みに挑みました。

果たして第三法則は第二法則と独立なのか、それとも統合されたものなのでしょうか?

熱力学第三法則の正体は第二法則の影だった

熱力学第三法則の正体は第二法則の影だった
熱力学第三法則の正体は第二法則の影だった / Credit:Canva

果たして第三法則は第二法則とは独立したものなのでしょうか、それとも第二法則の中に統合されるものなのでしょうか?

謎を解明するため研究者たちは、このネルンストとアインシュタインの論争を再び見直し、「仮想エンジン」という概念を現代の熱力学の理論的枠組みの中で厳密に扱うことに取り組みました。