Popular Mechanics утверждает, что один из фундаментальных законов физики, которому учили в школе, только что получил серьезное обновление. Группа ученых предложила способ применять его к явлениям, которые раньше выходили за рамки его действия.
Первый закон термодинамики — это принцип сохранения энергии. Он гласит, что энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только переходит из одной формы в другую. И сумма этих энергий будет в точности равна затраченному теплу. Проблема в том, что с 1850-х годов этот закон корректно работал только для систем в состоянии равновесия — где температура и энергия распределены примерно одинаково. Но большая часть Вселенной устроена иначе. Хвосты комет, внешние слои звезд, многие химические процессы — это системы в состоянии сильного неравновесия, где есть и горячие, и холодные зоны. Для них классическая формулировка закона была неприменима.
Физики под руководством Пола Кассака нашли решение. Они провели серию сложных математических вычислений и выяснили, что в неравновесных условиях первый закон по-прежнему описывает преобразование энергии, связанное с изменением плотности и температуры. Но он «упускает» целый пласт других параметров, которые описывают состояние газа, жидкости или плазмы.
Ученым удалось найти способ математически учесть и эти «пропущенные» параметры. Результат их работы — набор уравнений, который, по сути, является обновленной, более общей версией первого закона. Это открытие может оказать влияние на множество областей. Эти уравнения пригодятся в химии, при проектировании электронных схем, в квантовых вычислениях и даже для прогнозирования космической погоды.