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Belief in thermodynamics has provoked false thermodynamics of superconductors

यह शोध पत्र तर्क देता है कि अतिचालकता (सुपरकंडक्टिविटी) के पारंपरिक सिद्धांत में मौलिक ऊष्मागतिक त्रुटियाँ हैं, विशेष रूप से यह दावा करते हुए कि यह ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम और ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन करता है, जो मुक्त ऊर्जा और मीस्नर प्रभाव (Meissner effect) की मानक व्याख्या में एक व्यापक लेकिन गलत धारणा के कारण है।

मूल लेखक: A. V. Nikulov

प्रकाशित 2026-06-10

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CC BY 4.0

मूल लेखक: A. V. Nikulov

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मुख्य विचार: एक "आस्था" जिसने वैज्ञानिकों को अंधा कर दिया

कल्पना कीजिए कि इंजीनियरों (भौतिकविदों) का एक समूह है जो सौ साल से एक विशिष्ट नियम पुस्तिका (ऊष्मागतिकी/Thermodynamics) का पालन कर रहा है। यह नियम पुस्तिका कहती है: "आप शून्य से कुछ भी प्राप्त नहीं कर सकते। आप बिना ईंधन के चलने वाली मशीन नहीं बना सकते।"

लेखक, ए.वी. निकुलों का तर्क है कि ये निर्माता इस नियम पुस्तिका का पालन करने के प्रति इतने जुनूनी हो गए हैं कि उन्होंने उस इमारत के वास्तविक ब्लूप्रिंट (अतिचालकता/Superconductivity) को अनदेखा करना शुरू कर दिया है जिस पर वे काम कर रहे हैं। क्योंकि वे "निरंतर गति (Perpetual Motion) नहीं" वाले नियम को तोड़ने से इतने डरे हुए हैं, उन्होंने खुद को यह विश्वास दिला लिया है कि इमारत वास्तव में भौतिकी के नियमों का उल्लंघन करती है, ताकि नियम पुस्तिका को खुश रखा जा सके।

निकुलों का दावा है कि 90 वर्षों से, विशेषज्ञ एक बड़े विरोधाभास के प्रति अंधे रहे हैं: सुपरकंडक्टर्स (अतिचालक) बिल्कुल वही कर रहे हैं जो नियम पुस्तिका कहती है कि असंभव है।

मुख्य पात्र और कथानक

1. सुपरकंडक्टर्स का "जादू"

सुपरकंडक्टर्स विशेष सामग्रियां हैं जो, ठंडा होने पर, बिना किसी प्रतिरोध (resistance) के बिजली बहने देती हैं। उनके पास एक "सुपरपावर" भी होती है जिसे मीस्नर प्रभाव (Meissner Effect) कहा जाता है: यदि आप उनके पास एक चुंबक रखते हैं, तो सामग्री चुंबकीय क्षेत्र को पूरी तरह से बाहर धकेल देती है, जिससे चुंबक हवा में तैरने (levitate) लगता है।

इसे एक चुंबकीय ट्रैम्पोलिन की तरह समझें। जब आप इस पर कदम रखते हैं, तो यह आपको ऊपर की ओर धकेलता है।

2. "निरंतर गति" (Perpetual Motion) की समस्या

यहाँ वह समस्या है जो निकुलों देखते हैं:

सेटअप: आपके पास एक सुपरकंडक्टर के ऊपर तैरता हुआ एक चुंबक है। इसमें "स्थितिज ऊर्जा" (potential energy) है (जैसे हवा में ऊंचा पकड़ा गया एक गेंद)।
चक्र (Cycle):
1. सुपरकंडक्टर ठंडा है, चुंबक ऊपर तैर रहा है।
2. आप सुपरकंडक्टर को गर्म करते हैं। यह अपनी 'सुपर' अवस्था खो देता है और चुंबक नीचे गिर जाता है।
3. जब चुंबक गिरता है, तो वह अपनी ऊर्जा को ऊष्मा (heat) (ध्वनि, कंपन, गर्माहट) में बदल देता है। यह सामान्य है।
4. अब, आप सुपरकंडक्टर को फिर से ठंडा करते हैं। चुंबक वापस ऊपर उछल जाता है!

विरोधाभास: चुंबक को वापस ऊपर उठाने के लिए ऊर्जा कहाँ से आई?

यदि चुंबक गिरा और अपनी ऊर्जा को ऊष्मा में बदल दिया, तो वह ऊष्मा जा चुकी है।
चुंबक को वापस ऊपर उठाने के लिए आपको नई ऊर्जा की आवश्यकता है।
लेकिन सुपरकंडक्टर बस फिर से "चालू" हो गया। इसने कोई ईंधन नहीं जलाया। इसने बैटरी का उपयोग नहीं किया। इसने बस ठंड के तापमान का उपयोग किया।
निकुलों का बिंदु: यह एक निरंतर गति मशीन (Perpetual Motion Machine) जैसा दिखता है। आप केवल किसी चीज़ को ठंडा करके मुफ्त ऊर्जा (चुंबक को ऊपर उठाना) प्राप्त कर रहे हैं, बिना किसी लागत चुकाए। यह ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम का उल्लंघन करता है, जो कहता है कि आप शून्य से ऊर्जा प्राप्त नहीं कर सकते।

3. "झूठा गणित" (गॉर्टर चक्र/Gorter Cycle)

इस समस्या को हल करने के लिए, 1930 के दशक के वैज्ञानिकों (गॉर्टर और कैसिमर) ने गणित करने की कोशिश की। उन्होंने एक सैद्धांतिक लूप (एक चक्र) बनाया ताकि यह सिद्ध किया जा सके कि कोई ऊर्जा बनाई या नष्ट नहीं की जा रही है।

निकुलों कहते हैं कि उनका गणित झूठा था।

उपमा: कल्पना कीजिए कि आप अपना हिसाब-किताब (checkbook) मिला रहे हैं। आप जानते हैं कि आपने $100 खर्च किए हैं, लेकिन आपको यह साबित करने के लिए कि आपने चोरी नहीं की है, बैलेंस शून्य होना चाहिए। इसलिए, आप चुपके से उस$ 100 के खर्च को मिटा देते हैं और दिखावा करते हैं कि वह कभी हुआ ही नहीं।
उन्होंने क्या किया: उन्होंने यह मान लिया कि जब सुपरकंडक्टर अपनी अवस्था बदलता है, तो "मुक्त ऊर्जा" (उपयोगी ऊर्जा का माप) बिल्कुल समान रहती है।
वास्तविकता: निकुलों का तर्क है कि गणित दिखाता है कि ऊर्जा का बदलना अनिवार्य है। चुंबकीय क्षेत्र द्वारा किया गया "अतिरिक्त कार्य" (surplus work) वास्तविक है। इस कार्य को होने से रोकने के लिए या आंकड़ों में हेरफेर करके, उन्होंने एक "झूठी ऊष्मागतिकी" बनाई जो कागज़ पर तो अच्छी दिखती है लेकिन वास्तविक दुनिया में भौतिकी के नियमों को तोड़ती है।

4. सिद्धांत में "छेद" (Hole)

यह शोध पत्र एक प्रसिद्ध सिद्धांत पर भी हमला करता है जिसे BCS थ्योरी कहा जाता है (यह मानक स्पष्टीकरण कि सुपरकंडक्टर्स कैसे काम करते हैं)।

मुद्दा: BCS थ्योरी कहती है कि जब एक सुपरकंडक्टर वापस एक सामान्य धातु में बदल जाता है, तो "सुपर-करंट्स" (बिजली जो अनंत काल तक बहती है) गायब हो जाते हैं और ऊष्मा में बदल जाते हैं।
विरोधाभास: लेकिन प्रयोग दिखाते हैं कि ये करंट फिर से तुरंत वापस आ सकते हैं जब आप सामग्री को फिर से ठंडा करते हैं, भले ही बीच में प्रतिरोध (घर्षण) रहा हो।
उपमा: कल्पना कीजिए कि एक कार ढलान से नीचे जा रही है। वह कीचड़ के एक पैच से टकराती है और रुक जाती है। इंजन बंद हो जाता है। फिर, आप कार को वापस ऊपर की ओर धकेलते हैं, और अचानक, इंजन फिर से चालू हो जाता है और कार बिल्कुल वैसे ही चलती है जैसे कीचड़ कभी था ही नहीं।
निकुलों कहते हैं कि यह असंभव है। यदि ऊर्जा ऊष्मा (कीचड़) में खो गई थी, तो वह जादू से वापस नहीं आ सकती। तथ्य यह है कि वह वापस आती है, यह दर्शाता है कि मानक सिद्धांत गलत है।

"सम्राट के नए कपड़े" (The Emperor's New Clothes)

निकुलों वैज्ञानिक समुदाय की तुलना द एम्परर्स न्यू क्लोथ्स की परी कथा के पात्रों से करते हैं।

"सम्राट" ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम (Second Law of Thermodynamics) है।
"कपड़े" सुपरकंडक्टर्स की झूठी ऊष्मागतिकी हैं।
सभी लोग यह कहने से इतने डरे हुए हैं कि "सम्राट के पास कपड़े नहीं हैं" (अर्थात, "दूसरा नियम गलत हो सकता है"), कि वे कपड़ों को देखने का नाटक करते हैं। वे स्पष्ट विरोधाभासों को अनदेखा करते हैं क्योंकि वे पुराने नियमों के प्रति "वफादार" हैं।

निष्कर्ष: लेखक क्या चाहता है

निकुलों कोई नई बैटरी या नया इंजन बेचने की कोशिश नहीं कर रहे हैं। वह एक दार्शनिक और वैज्ञानिक बिंदु बना रहे हैं:

आस्था बनाम विज्ञान: विज्ञान वास्तविकता को देखने के बारे में होना चाहिए, न कि वास्तविकता को 100 साल पुराने विश्वास में फिट करने के बारे में।
अंधा मोड़ (Blind Spot): विशेषज्ञों ने बुनियादी नियम (जैसे "ऊष्मा अपरिवर्तनीय है") भुला दिए हैं क्योंकि वे इस विचार की रक्षा करने पर बहुत अधिक केंद्रित हैं कि "निरंतर गति असंभव है।"
चुनौती: वह सुझाव देते हैं कि यदि हम "गॉर्टर चक्र" (सैद्धांतिक लूप) को करीब से देखें, तो हम वास्तव में देख सकते हैं कि सुपरकंडक्टर्स निरंतर गति मशीनों की तरह काम कर रहे हैं। वे ऊष्मा को कार्य में इस तरह बदल रहे हैं जो संभव नहीं होना चाहिए।

संक्षेप में: यह लेख दावा करता है कि वैज्ञानिक समुदाय 90 वर्षों से खुद से झूठ बोल रहा है। उन्होंने सुपरकंडक्टर्स के लिए एक "झूठी" ऊष्मागतिकी बनाई है ताकि यह स्वीकार करने से बचा जा सके कि ये सामग्रियां भौतिकी के सबसे मौलिक नियमों को तोड़ सकती हैं। निकुलों चाहते हैं कि हम "जादू" में विश्वास करना छोड़ दें और "अव्यवस्थित वास्तविकता" (messy reality) को देखना शुरू करें।

तकनीकी सारांश: "अतिचालकों के लिए विश्वास ने गलत ऊष्मागतिकी को प्रेरित किया है"

समस्या विवरण
यह शोध पत्र तर्क देता है कि अतिचालकता (superconductivity) की पारंपरिक समझ, विशेष रूप से मेइसनर प्रभाव (Meissner effect) और अवस्था संक्रमण (phase transitions) के संबंध में, मौलिक रूप से त्रुटिपूर्ण है। लेखक का मानना है कि ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम (विशेष रूप से निरंतर गति के असंभव होने) की पूर्ण वैधता में "अंधविश्वास" ने भौतिकी समुदाय को स्थापित अतिचालकता सिद्धांतों (जैसे BCS और गिंजबर्ग-लैंडौ) और मौलिक ऊष्मागतिक नियमों के बीच के विरोधाभासों को अनदेखा करने के लिए मजबूर कर दिया है। पहचाना गया केंद्रीय मुद्दा यह है कि क्रांतिक चुंबकीय क्षेत्र ( $H_c$ ) पर मुक्त ऊर्जाओं की समानता का मानक व्युत्पत्ति और एक उत्क्रमणीय प्रथम-कोटि अवस्था संक्रमण (reversible first-order phase transition) की धारणा, ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम और ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन करती है।

कार्यप्रणाली और सैद्धांतिक ढांचा
लेखक ऐतिहासिक और समकालीन साहित्य की एक आलोचनात्मक समीक्षा का उपयोग करता है, जो निम्नलिखित पर केंद्रित है:

ऊष्मागतिक चक्र (Thermodynamic Cycles): कार्य और ऊष्मा विनिमय की गणना करने के लिए "गॉर्टर चक्र" (एक बंद ऊष्मागतिक चक्र जिसमें शीतलन, चुंबकीय क्षेत्र लागू करना, तापन और क्षेत्र को बंद करना शामिल है) का विस्तृत विश्लेषण।
ऊर्जा संतुलन विश्लेषण: सामान्य बनाम अतिचालक अवस्था में चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए सोलेनॉइड शक्ति स्रोतों द्वारा किए गए कार्य का परीक्षण, जिसमें चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा ( $E_m$ ) और चुंबकन के कार्य के बीच अंतर किया गया है।
सिद्धांतों की तुलना: अधिकांश पाठ्यपुस्तकों में पाए जाने वाले "गलत" ऊष्मागतिकी (गॉर्टर और कैसिमर को जिम्मेदार ठहराते हुए) की तुलना V.L. गिंजबर्ग और P.G. डी जेनेस द्वारा किए गए "सही" व्युत्पत्तियों से करना, और होल सुपरकंडक्टिविटी (hole superconductity) के संबंध में जे. हिर्श के तर्कों का विश्लेषण करना।
क्वांटम घटनाएँ: सहसंबंध सिद्धांत (correspondence principle) और दूसरे नियम के लिए आवश्यक आणविक विकार (molecular disorder) की धारणा को चुनौती देने के लिए चुंबकीय फ्लक्स क्वांटाइजेशन और गैर-शून्य प्रतिरोध वाले छल्लों में निरंतर धाराओं (persistent currents) जैसे मैक्रोस्कोपिक क्वांटम घटनाओं के अवलोकनों को एकीकृत करना।

प्रमुख योगदान और तर्क

मेइसनर प्रभाव का विरोधाभास: शोध पत्र का दावा है कि मेइसनर प्रभाव (चुंबकीय क्षेत्रों का निष्कासन) ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम का उल्लंघन करता है। एक बंद गॉर्टर चक्र में, अतिचालक अवस्था में संक्रमण के दौरान शक्ति स्रोत द्वारा किया गया नकारात्मक अधिशेष कार्य (negative surplus work), एंट्रॉपी में कमी या बिना तापमान प्रवणता (temperature gradient) के उपयोगी कार्य के निर्माण को दर्शाता है, जो प्रभावी रूप से दूसरे प्रकार की निरंतर गति मशीन (perpetual motion machine of the second kind) के रूप में कार्य करता है।
गॉर्टर-कैसिमर मॉडल की आलोचना: लेखक का तर्क है कि C.J. गॉर्टर और H. कैसिमर (1934) ने अतिचालक ऊष्मागतिकी की "मूल समीकरण" ( $F_n - F_s = \mu_0 H_c^2 / 2$ ) एक गलत दावे के माध्यम से व्युत्पन्न की थी: कि करंट स्रोत द्वारा किया गया कार्य चुंबकन की ऊर्जा ($-HdM $) बनाता है, न कि चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा ($ HdB $)। इस त्रुटि ने उन्हें$ H_c$ पर मुक्त ऊर्जाओं को समान करने की अनुमति दी जबकि दूसरे नियम का उल्लंघन हुआ।
मानक पाठ्यपुस्तकों में खामियां: अधिकांश पाठ्यपुस्तकें (जैसे शोएनबर्ग, टिंकहैम, एब्रिकोसोव) इस त्रुटि को प्रसारित करती हैं, जो यह मानती हैं कि चुंबकीय क्षेत्र के तहत सामान्य अवस्था में मुक्त ऊर्जा अपरिवर्तित रहती है या अवस्था संक्रमण पर चरणों को समान करने के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा को मनमाने ढंग से परिभाषित करती है। लेखक का तर्क है कि ये परिभाषाएं मनमानी हैं और ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन करती हैं।
कीसम कार्य (Keesom Task) और अपरिवर्तनीयता: शोध पत्र इस बात पर प्रकाश डालता है कि पारंपरिक BCS सिद्धांत "कीसम कार्य" को हल करने में विफल रहता है: यह समझाना कि सामान्य अवस्था में संक्रमण के दौरान (जूल ऊष्मा उत्पादन से बचने के लिए) निरंतर धाराओं को कैसे समाप्त किया जा सकता है। लेखक नोट करता है कि गैर-शून्य प्रतिरोध ( $R > 0$ ) वाले छल्लों में निरंतर धाराओं के अस्तित्व का प्रयोगात्मक प्रमाण इस विचार को खारिज करता है कि ये धाराएं प्रतिरोध से पहले समाप्त हो जाती हैं, जिससे दूसरे नियम के उल्लंघन की पुष्टि होती है।
जे. हिर्श की आलोचना: BCS सिद्धांत में विरोधाभासों की पहचान करने के लिए जे. हिर्श के कार्य को स्वीकार करते हुए भी, लेखक का तर्क है कि हिर्श का वैकल्पिक "होल सुपरकंडक्टिविटी" सिद्धांत भी ऊष्मागतिक विरोधाभासों को हल करने में विफल रहता है। हिर्श की आलोचना गॉर्टर चक्र में किए गए कार्य के संबंध में गॉर्टर-कैसिमर की गलती को दोहराने और चक्र को कार्नोट इंजन के रूप में गलत तरीके से समझाने के लिए की गई है।

परिणाम और अवलोकन

ऊष्मागतिक असंगतता: विश्लेषण प्रदर्शित करता है कि $H_c$ पर मुक्त ऊर्जाओं की समानता ( $F_s = F_n$ ) को दूसरे नियम का विरोध किए बिना व्युत्पन्न नहीं किया जा सकता है। यदि संक्रमण उत्क्रमणीय है (जैसा कि प्रथम-कोटि अवस्था संक्रमण के लिए माना जाता है), तो शक्ति स्रोत द्वारा किया गया कार्य शुद्ध एंट्रॉपी में कमी या ऊर्जा संरक्षण के उल्लंघन का परिणाम होना चाहिए।
DC पावर स्रोत के रूप में निरंतर धाराएं: शोध पत्र गैर-शून्य प्रतिरोध ( $R > 0$ ) वाले छल्लों में निरंतर धाराओं ( $I_p \neq 0$ ) और इसके परिणामस्वरूप असममित छल्लों में उत्पन्न DC वोल्टेज/शक्ति ( $W = V_{dc}I_p$ ) के प्रयोगात्मक अवलोकनों का हवाला देता है। इन घटनाओं को ऊष्मागतिक साम्यावस्था में संचालित होने वाले एक DC पावर स्रोत के रूप में प्रयोगात्मक साक्ष्य के रूप में प्रस्तुत किया गया है, जो दूसरे नियम के विरुद्ध है।
समझ में प्रतिगमन (Regression): लेखक निष्कर्ष निकालता है कि अतिचालकता समुदाय ऊष्मागतिकी की अपनी समझ में पीछे चला गया है, यह भूल गया है कि गतिज ऊर्जा का जूल ऊष्मा में क्षय एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है। इस "प्रतिगमन" को निरंतर गति मशीनों की असंभवता में कट्टरपंथी विश्वास के कारण माना जाता है।

महत्व और दावे
शोध पत्र का दावा है कि "अतिचालकों की गलत ऊष्मागतिकी" निरंतर गति मशीनों की असंभवता में सदियों पुराने विश्वास का सीधा परिणाम है, न कि कठोर वैज्ञानिक समझ का। लेखक का दावा है कि:

मेइसनर प्रभाव और गैर-शून्य प्रतिरोध वाले छल्लों में मैक्रोस्कोपिक निरंतर धाराओं का अस्तित्व ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम का प्रयोगात्मक उल्लंघन है।
पारंपरिक सिद्धांत (BCS, गिंजबर्ग-लैंडौ) और उनकी ऊष्मागतिक व्याख्याएं ऊर्जा और एंट्रॉपी के संरक्षण के नियमों के साथ मौलिक रूप से असंगत हैं।
वैज्ञानिक समुदाय ने "अंधविश्वास" के कारण लगभग एक सदी तक इन विरोधाभासों को अनदेखा किया है, जिससे एक ऐसी स्थिति पैदा हुई है जहाँ विशेषज्ञ उन सिद्धांतों को स्वीकार करते हैं जो बुनियादी भौतिक नियमों का उल्लंघन करते हैं।
लेखक दूसरे नियम के पुनर्मूल्यांकन का आह्वान करता है, यह सुझाव देते हुए कि आणविक विकार (जो कानून की वैधता के लिए आवश्यक है) की धारणा मैक्रोस्कोपिक क्वांटम सिस्टम में खंडित होती है। शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि गॉर्टर चक्र में नकारात्मक अधिशेष कार्य द्वारा सैद्धांतिक रूप से एक बैटरी की ऊर्जा बढ़ाई जा सकती है, एक ऐसी घटना जिसे लेखक का सुझाव है कि प्रयोगात्मक रूप से पुष्ट किया जा सकता है।

यह शोध पत्र एक नया अतिचालकता सिद्धांत प्रस्तावित नहीं करता है, बल्कि मांग करता है कि मौजूदा विरोधाभासों को स्वीकार किया जाए और वर्तमान में क्षेत्र में सिखाई जाने वाली "गलत ऊष्मागतिकी" को त्यागकर एक ऐसे ढांचे को अपनाया जाए जो दूसरे नियम के इन स्पष्ट उल्लंघनों को स्वीकार करता हो।