باحثو «لندن كوليدج» يحسمون حقيقة الصفر المطلق رياضياً

تساعد قوانين الديناميكا الحرارية، التي تعد ذاتها ركناً أساسياً من أركان الفيزياء الحديثة، في تفسير الفيزياء الكمومية ضمن شروط خاصة وفي ظروف معينة، وقد حافظت هذه القوانين على صحتها دون أي تغيير تقريباً، باستثناء القانون الثالث.

طور الكيميائي فالتر نيرنست هذا القانون بين عامي 1906 و1912، إلا أن العلماء شككوا بصحته مراراً. يقول القانون: «إن القصور الحراري لأي مادة نقية في نظام ترموديناميكي متوازن يقترب من الصفر مع اقتراب درجة الحرارة من الصفر المطلق، أو إن درجة حرارة مادة نقية في نظام ترموديناميكي متوازن تقترب من الصفر المطلق مع اقتراب قصورها الحراري من الصفر».

ونشر باحثون من كلية لندن الجامعية ورقة علمية في دورية نيتشور كوميونيكيشينز العلمية تثبت أن الوصول إلى الصفر المطلق مستحيل عملياً عبر عدد منتهي من الخطوات في نظام ترموديناميكي لا يصل فيه القصور الحراري إلى الصفر.

وقال لويس ماسانيس، أحد أعضاء فريق البحث العلمي تعليقاً على ذلك: «أظهرت أبحاثنا أنه من المستحيل تبريد نظام ترموديناميكي معين إلى الصفر المطلق، باستخدام مصادر متناهية، ثم توصلنا للاستنتاج بأن تبريد نظام ترموديناميكي إلى الصفر المطلق أمر مستحيل خلال زمن منتهي، وبذلك أنشأنا علاقة بين الزمن وأخفض درجة حرارة ممكنة، ويدعى ذلك بسرعة التبريد».

ويأمل هذا الفريق، مثل غيره من العلماء، أن يمنح هذا البحث العلمي القانون الثالث للترموديناميك مصداقية أكبر، ويرون أن لهذا التقدم تداعيات مذهلة، ففهم التبريد، وفهم المعدل الذي يتم به يفيد مستقبلاً في الأبحاث المتعلقة بالحواسيب الكمومية.

يذكر أن الحوسبة الكمومية تطورت كثيرًا خلال الأعوام القريبة الماضية، إلى درجة أن بعض الشركات، ومنها شركة آي بي إم، تطمح إلى طرح حواسيب كمومية في الأسواق، وهو أمر رآه كثيرون أقرب إلى أحلام الخيال العلمي، إلا أن فهم القانون الثالث للديناميكا الحرارية، وفهم كيفية حصول التبريد، ومعدله سيفيد في تطوير الأبحاث الكمومية، خاصة أن فرط ارتفاع الحرارة يمثّل أحد أكبر المشكلات المتعلقة بالحوسبة عند هذا المستوى العالي.