Установление равновесия и минус первый закон термодинамики

Вопрос обоснования статистической механики упирается в проблему симметричных во времени законов физики. Согласно второму закону классической термодинамики энтропия изолированной системы самопроизвольно увеличивается до достижения равновесного состояния (неравенство Клаузиуса), что соответствует асимметрии прошлых и будущих состояний. Таким образом, обсуждение обоснования статистической механики крутится вокруг вопроса, каким образом можно получить асимметрию состояний в рамках симметричных во времени законов физики.

В то же время ряд философов и физиков с подозрением относятся к неравенству Клаузиуса и считают, что классическая термодинамика работает только с равновесными состояниями. По этому поводу в 2001 году вышла статья Йоса Уффинка ‘Блефуйте по-своему во втором законе термодинамики‘ (см. Неравенство Клаузиуса, второй закон и стрела времени). Статья Брауна и Уффинка ‘Происхождение асимметрии во времени в термодинамике: Минус первый закон‘ является продолжением. В ней говорится, что в законы термодинамики забыли включить еще один закон об установлении равновесия — именно этот закон вместо второго закона отвечает за асимметрию во времени.

Браун и Уффинк отталкиваются от нулевого закона термодинамики из книги Фаулера и Гугенгейма ‘Статистическая термодинамика‘ 1939 года. Фаулер и Гугенгейм в разделе ‘§23. Законы термодинамики‘ исходят из аксиоматизации Каратеодори и для краткости опускают определение понятий ‘тепловой контакт’ и ‘тепловое равновесие’, но замечают, что их можно определить ‘без какой-либо ссылки на температуру’. После этого:

‘Первый шаг состоит во введении понятия температуры. Для этого в качестве естественного обобщения эксперимента введем следующий постулат: Если два ансамбля находятся в тепловом равновесии с третьим ансамблем, то они находятся в тепловом равновесии и друг с другом. Отсюда, как может быть легко показано, что условие теплового равновесия между несколькими ансамблями будет состоять в равенстве некоторой, вполне определенной однозначной функции термодинамических состояний ансамблей. Эта функция называется температурой t. … Только что введенный постулат о существовании температуры мог бы с большой пользой быть назван «нулевым законом термодинамики».’

Браун и Уффинк делают следующий шаг и предлагают ввести еще один закон, который лежит в основе нулевого закона по Фаулеру и Гугенгейму. Поскольку новый закон стоит перед нулевым законом, то предлагается назвать его минус первым законом термодинамики:

‘Изолированная система, находящаяся в произвольном начальном состоянии и в фиксированном объеме, самопроизвольно достигнет уникального состояния равновесия.’

Далее: https://blog.rudnyi.ru/ru/2025/03/the-minus-first-law.html