Visuma karstā nāve (Visuma "karstuma nāve",)

kļūdains secinājums, ka visu veidu enerģijai Visumā ar laiku jāpārvēršas siltuma kustības enerģijā, kas vienmērīgi sadalīsies pa Visuma vielu, pēc kā tajā apstāsies visi makroskopiskie procesi.

Šo secinājumu formulēja R. Clausius (1865), pamatojoties uz otro termodinamikas likumu (skat. Otro termodinamikas likumu). Saskaņā ar otro likumu jebkura fiziska sistēma, kas neapmaina enerģiju ar citām sistēmām (šāda apmaiņa ir acīmredzami izslēgta Visumam kopumā), tiecas uz visticamāko līdzsvara stāvokli - uz tā saukto stāvokli ar maksimālu entropiju (sk. Entropija). Šāds stāvoklis atbilstu "T. Ar." B. Jau pirms modernās kosmoloģijas radīšanas (sk. Kosmoloģiju) tika veikti daudzi mēģinājumi atspēkot secinājumu par “T. Ar." B. Slavenākā no tām ir L. Bolcmana (1872) svārstību hipotēze, saskaņā ar kuru Visums vienmēr ir bijis līdzsvara izotermiskā stāvoklī, bet pēc nejaušības likuma reizēm vienā vietā, tad citā dažreiz notiek novirzes no šī stāvokļa; tie notiek retāk, jo lielāks ir uzņemtais laukums un lielāka novirzes pakāpe. Mūsdienu kosmoloģija ir konstatējusi, ka ne tikai secinājums par “T. Ar." V., taču arī agrīnie mēģinājumi to atspēkot ir kļūdaini. Tas ir saistīts ar faktu, ka netika ņemti vērā būtiski fiziskie faktori un, galvenais, gravitācija. . Ņemot vērā gravitāciju, viendabīgs vielas izotermiskais sadalījums nekādā ziņā nav visticamākais un neatbilst entropijas maksimumam. Novērojumi liecina, ka Visums ir krasi nestacionārs. Tas izplešas, un viela, izplešanās sākumā gandrīz viendabīga, vēlāk gravitācijas spēku ietekmē sadalās atsevišķos objektos, veidojas galaktiku, galaktiku, zvaigžņu, planētu kopas. Visi šie procesi ir dabiski, iet ar entropijas pieaugumu un neprasa termodinamikas likumu pārkāpumus. Pat nākotnē, ņemot vērā gravitāciju, tie nenovedīs pie viendabīga Visuma izotermiskā stāvokļa - uz “T. Ar." B. Visums vienmēr nav statisks un pastāvīgi attīstās.

Lit.: Zeldovičs Ja.B., Novikovs I.D., Visuma struktūra un evolūcija, M., 1975.

I. D. Novikovs.

Lielā padomju enciklopēdija. - M.: Padomju enciklopēdija. 1969-1978 .

Skatiet, kas ir "Visuma karstuma nāve" citās vārdnīcās:

R. Klausiusa (1865) izvirzītā hipotēze kā termodinamikas otrā likuma ekstrapolācija uz visu Visumu. Pēc Klausija domām, pasaules enerģija ir nemainīga, pasaules entropijai ir tendence uz maksimumu. Tas ir, Visumam ir jānonāk stāvoklī ... ... Fiziskā enciklopēdija

VISUMA SILTUMA NĀVE- kļūdains secinājums, kas izdarīts XIX gs. pamatojoties uz otro termodinamikas likumu (skat.), ka visu veidu enerģijai Visumā galu galā jāpārvēršas par siltuma kustības enerģiju, kas vienmērīgi sadalīsies pa Visuma vielu pēc ... ... Lielā Politehniskā enciklopēdija

Viljams Tomsons — 1852. gadā izvirzīja hipotēzi par TSV Karstuma nāve ir termins, kas apraksta jebkura slēgta termodinamiskā ... Wikipedia

Viljams Tomsons — 1852. gadā atklāja TSW. Siltuma nāve ir termins, kas apraksta jebkuras slēgtas termodinamiskās sistēmas un jo īpaši Visuma galīgo stāvokli. Šajā gadījumā netiks novērota virzīta enerģijas apmaiņa, jo viss ... ... Wikipedia

Hipotētiski pasaules stāvoklis, uz kuru it kā būtu jānoved tā attīstībai visu veidu enerģijas pārveidošanas rezultātā siltumenerģijā un tās vienmērīgai sadalei telpā; šajā gadījumā Visumam vajadzētu nonākt viendabīgā stāvoklī ... ... Filozofiskā enciklopēdija

"Visuma karstā nāve"- kļūdains secinājums, ka visu veidu enerģijai Visumā galu galā jāpārvēršas siltuma kustības enerģijā, kas vienmērīgi sadalīsies pa Visuma vielu, pēc kā tajā apstāsies visi makroskopiskie procesi. Šis secinājums... Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni. Pamatterminu glosārijs

Kļūdains secinājums, ka visu veidu enerģijai Visumā galu galā jāpārvēršas siltuma kustības enerģijā, lai paradīze vienmērīgi izkliedēsies visā Visumā, pēc tam visas makroskopiskās parādības tajā apstāsies. procesi. Šis secinājums bija... Fiziskā enciklopēdija

Lielās krišanas scenārijs Visuma nākotne ir jautājums, kas tiek aplūkots fiziskās kosmoloģijas ietvaros. Daudzas zinātniskas teorijas ir paredzējušas iespējas nākotni, starp kurām ir viedokļi gan par iznīcināšanu, gan par ... ... Wikipedia

Šim terminam ir arī citas nozīmes, skatiet Pasaules gals (nozīmes). Cilvēces nāve mākslinieka skatījumā (skatīt arī ... Wikipedia

Kosmoloģijā Big Crunch ir viens no iespējamiem Visuma nākotnes scenārijiem, kurā Visuma izplešanās galu galā pāriet uz saraušanos un Visums sabrūk, galu galā sabrūkot singularitātē. Pārskats ... Wikipedia

Grāmatas

• Worlds of Cthulhu, Lovecraft Howard Phillips. Lavkrafta proza ​​ir ideāls eksistenciālās krīzes stāvoklī nonākuša cilvēka iekšējās pasaules atspoguļojums: kosmoss ir auksts un vienaldzīgs, dzīve ir ierobežota, vārdos un darbos nav augstāka...

Šī ir R. Klausiusa 1865. gadā izvirzītā teorija, saskaņā ar kuru Visums tiek uzskatīts par slēgtu sistēmu, tāpēc saskaņā ar otro termodinamikas likumu Visuma entropijai ir tendence uz maksimumu, kā rezultātā laika gaitā tajā jāapstājas visiem makroskopiskajiem procesiem.

Visums: strīdi par slēgtu un atvērtu sistēmu

Sākumā atcerēsimies, kāda ir otrā termodinamikas likuma būtība: kad slēgtā sistēmā notiek neatgriezeniski procesi, sistēmas entropija palielinās. Salīdzinājumam: neslēgtās sistēmās entropija var gan palielināties, gan samazināties, kā arī palikt nemainīga.

Atgriezīsimies mūsu Visumā. Visums, pēc Klausiusa domām, neapšaubāmi ir slēgta sistēma, jo tā neapmainās ar enerģiju ar citām sistēmām (galu galā nav cita Visuma ārpus mūsu?). Kā slēgta sistēma Visumam ir tendence uz līdzsvara stāvokli - stāvokli ar maksimālo entropiju. Tādējādi visiem procesiem, kas notiek Visumā, agrāk vai vēlāk ir jāizgaist, jāapstājas.

Kāpēc kritizēt Visuma karstuma nāves teoriju?

Visuma karstuma nāves teorijas kritika galvenokārt balstās uz apgalvojumu, ka, neskatoties uz argumentu loģiku, karstuma nāve vēl nav notikusi. Tomēr zinātnieku viedokļi par mūsu Visuma nākotni dalās.

Hipotēze ir nepareiza, jo:

1 versija:

Daži zinātnieki apgalvo, ka Visuma siltuma nāve nav iespējama, jo otrais termodinamikas likums ir nepareizs vai vienkārši neprecīzs, jo tas neattiecas uz visu Visumu kopumā. Fakts ir tāds, ka stāvokli ar maksimālo entropiju var uztvert tikai kā ideālu, jo entropijas pieauguma likums nav absolūts (bet ir pakļauts varbūtības likumiem). Citiem vārdiem sakot, nejaušu svārstību (svārstību) dēļ entropija sistēmā vienmēr būs zemāka par maksimumu.

2 versija:

Vēl viens arguments pret Klausiusa teoriju ir izpratne par Visumu kā bezgalīgu, tāpēc to nevar saukt nedz par slēgtu, nedz atvērtu sistēmu (jo šie kritēriji tiek izmantoti galīgiem objektiem). Tāpēc ir diezgan loģiski pieņemt, ka bezgalības apstākļos otrais termodinamikas likums principā nav piemērojams vai ir jāpapildina.

Jebkurā gadījumā zināšanas par Visumu joprojām ir niecīgas, tāpēc jebkādas prognozes par Visuma nākotni paliek tikai minējumi. Piemēram, mūsdienās zinātnieku vidū ir arī Visuma karstuma nāves teorijas piekritēji, kuri apgalvo, ka šāds notikumu attīstības scenārijs ir jāvērtē vienlīdzīgi ar citiem, jo ​​cilvēce joprojām nevar droši pateikt, vai Visums ir bezgalīgs, vai tas joprojām ir ierobežots. , tāpēc to var saprast kā slēgtu sistēmu.

KRIEVIJAS FEDERĀCIJAS IZGLĪTĪBAS UN ZINĀTNES MINISTRIJA

Valsts izglītības iestāde

Augstākā profesionālā izglītība

Krievijas Valsts tirdzniecības un ekonomikas universitāte

UFIMSKAS INSTITŪTS

Juridiskā fakultāte un tālmācība

Tālmācība (5,5 gadi)

Specialitāte "Grāmatvedības analīze un audits"

Kursa darbs

Temats: Mūsdienu dabaszinātņu jēdzieni

Uzvārds: Sitdikova

Vārds: Elvīra

Otrais vārds: Zakievna

Kontroldarbi nosūtīti augstskolai

Skolotāja uzvārds: Hamidullins Javdats Nakipovičs

Ievads

1.1 T.S.V. idejas rašanās.

2. Entropijas pieauguma likums

2.2. Entropijas iespējamība Visumā

3. Visuma termiskā nāve Pasaules zinātniskajā attēlā

3.1. Termodinamiskais paradokss

3.2. Termodinamiskais paradokss relatīvistiskajos kosmoloģiskajos modeļos

3.3. Termodinamiskais paradokss kosmoloģijā un post-neklasicisma pasaules aina

Secinājums

Literatūra

Ievads

Visuma termiskā nāve (T.S.V.) ir secinājums, ka visu veidu enerģijai Visumā galu galā jāpārvēršas termiskās kustības enerģijā, kas vienmērīgi sadalīsies pa Visuma vielu, pēc kuras visi makroskopiskie procesi apstāsies to. Šo secinājumu formulēja R. Klausijs (1865), pamatojoties uz otro termodinamikas likumu. Saskaņā ar otro likumu jebkura fiziska sistēma, kas neapmainās ar enerģiju ar citām sistēmām (tāda apmaiņa ir acīmredzami izslēgta Visumam kopumā), tiecas uz visticamāko līdzsvara stāvokli - uz tā saukto stāvokli ar maksimālu entropiju. Šāds stāvoklis atbilstu T.S.V. Pat pirms mūsdienu kosmoloģijas radīšanas tika veikti daudzi mēģinājumi atspēkot secinājumu par T. S. W. Slavenākā no tām ir L. Boltzmana (1872) svārstību hipotēze, saskaņā ar kuru Visums mūžīgi atrodas līdzsvara izotermiskā stāvoklī, bet saskaņā ar nejaušības likumu dažreiz vienā vietā, tad citā, novirzes no šī. dažkārt rodas stāvoklis; tie notiek retāk, jo lielāks ir uzņemtais laukums un lielāka novirzes pakāpe. Mūsdienu kosmoloģija ir konstatējusi, ka kļūdains ir ne tikai secinājums par T.S.V., bet arī agrīnie mēģinājumi to atspēkot ir kļūdaini. Tas ir saistīts ar faktu, ka netika ņemti vērā būtiski fiziskie faktori un, galvenais, gravitācija. Ņemot vērā gravitāciju, viendabīgs vielas izotermiskais sadalījums nekādā ziņā nav visticamākais un neatbilst entropijas maksimumam. Novērojumi liecina, ka Visums ir krasi nestacionārs. Tas izplešas, un viela, izplešanās sākumā gandrīz viendabīga, vēlāk gravitācijas spēku ietekmē sadalās atsevišķos objektos, veidojas galaktiku, galaktiku, zvaigžņu, planētu kopas. Visi šie procesi ir dabiski, iet ar entropijas pieaugumu un neprasa termodinamikas likumu pārkāpumus. Pat nākotnē, ņemot vērā gravitāciju, tie nenovedīs pie viendabīga Visuma izotermiska stāvokļa - līdz T.S.V. Visums vienmēr nav statisks un pastāvīgi attīstās. Termodinamiskais paradokss kosmoloģijā, kas formulēts 19. gadsimta otrajā pusē, kopš tā laika ir nepārtraukti uzbudinājis zinātnieku kopienu. Fakts ir tāds, ka viņš pieskārās pasaules zinātniskā attēla dziļākajām struktūrām. Lai gan daudzi mēģinājumi atrisināt šo paradoksu vienmēr ir noveduši tikai pie daļējiem panākumiem, tie ir radījuši jaunas, netriviālas fiziskas idejas, modeļus un teorijas. Termodinamiskais paradokss ir neizsmeļams jaunu zinātnes atziņu avots. Tajā pašā laikā viņa veidošanās zinātnē izrādījās sapinusies ar daudziem aizspriedumiem un pilnīgi nepareizām interpretācijām. Obligāti Jauns izskatsšai šķietami labi izpētītajai problēmai, kas iegūst nekonvencionālu nozīmi pēcklasiskajā zinātnē.

1. Ideja par Visuma siltuma nāvi

1.1 T.S.V. idejas rašanās.

Visuma termiskās nāves draudi, kā mēs teicām iepriekš, tika izteikti deviņpadsmitā gadsimta vidū. Tomsons un Klausijs, kad tika formulēts entropijas pieauguma likums neatgriezeniskajos procesos. Termiskā nāve ir tāds matērijas un enerģijas stāvoklis Visumā, kad ir zuduši tos raksturojošo parametru gradienti. Neatgriezeniskuma principa, entropijas palielināšanas principa attīstība ietvēra šī principa paplašināšanu uz Visumu kopumā, ko izdarīja Klausijs.

Tātad saskaņā ar otro likumu visi fizikālie procesi notiek siltuma pārneses virzienā no karstākiem ķermeņiem uz mazāk karstiem, kas nozīmē, ka temperatūras izlīdzināšanās process Visumā notiek lēnām, bet noteikti. Līdz ar to nākotnē sagaidāma temperatūras atšķirību izzušana un visas pasaules enerģijas pārtapšana siltumenerģijā, kas vienmērīgi sadalīta Visumā. Klausiusa secinājums bija šāds:

1. Pasaules enerģija ir nemainīga

2. Pasaules entropijai ir tendence uz maksimumu.

Tādējādi Visuma termiskā nāve nozīmē visu fizisko procesu pilnīgu pārtraukšanu sakarā ar Visuma pāreju uz līdzsvara stāvokli ar maksimālu entropiju.

Bolcmans, kurš atklāja saikni starp entropiju S un statistisko svaru P, uzskatīja, ka pašreizējais Visuma neviendabīgais stāvoklis ir grandiozas svārstības*, lai gan tās rašanās iespējamība ir niecīga. Bolcmaņa laikabiedri neatzina viņa uzskatus, kas izraisīja smagu viņa darbu kritiku un, acīmredzot, noveda pie Bolcmana slimības un pašnāvības 1906. gadā.

Pievēršoties oriģinālajiem Visuma termiskās nāves idejas formulējumiem, var redzēt, ka tie visos aspektos neatbilst to labi zināmajām interpretācijām, caur kuru prizmu mēs parasti uztveram šos formulējumus. Ir pieņemts runāt par V. Tomsona un R. Klausiusa siltuma nāves teoriju jeb termodinamisko paradoksu.

Bet, pirmkārt, ne visā sakrīt atbilstošās šo autoru domas, otrkārt, zemāk minētie apgalvojumi nesatur ne teoriju, ne paradoksu.

V. Tomsons, analizējot vispārējo dabā izpausto izkliedes tendenci mehāniskā enerģija, neattiecināja to uz pasauli kopumā. Viņš ekstrapolēja entropijas pieauguma principu tikai uz liela mēroga procesiem, kas notiek dabā. Gluži pretēji, Clausius ierosināja šī principa ekstrapolāciju tieši uz Visumu kopumā, kas viņam darbojās kā visaptveroša fiziska sistēma. Pēc Klauziusa domām, "Visuma vispārējam stāvoklim ir jāmainās arvien vairāk" virzienā, ko nosaka pieaugošās entropijas princips, un tāpēc šim stāvoklim nepārtraukti jātuvojas noteiktam robežstāvoklim. Iespējams, pirmo reizi termodinamisko aspektu kosmoloģijā identificēja Ņūtons. Tieši viņš pamanīja Visuma pulksteņa mehānismu "berzes" efektu - tendenci, kas XIX gadsimta vidū. sauc par entropijas pieaugumu. Sava laika garā Ņūtons sauca Dieva Kunga palīdzību. Tieši viņu sers Īzaks iecēla uzraudzīt šo "pulksteņu" tinumu un remontu.

Kosmoloģijas ietvaros termodinamiskais paradokss tika atzīts 19. gadsimta vidū. Diskusijā par paradoksu radās vairākas spožas idejas ar plašu zinātnisku nozīmi (L. Bolcmana "Šrēdingera" skaidrojums par dzīvības "antientropiju"; fluktuāciju ieviešana termodinamikā, kuras fundamentālās sekas fizikā līdz šim nav izsmeltas; viņa paša grandiozā kosmoloģiskās svārstību hipotēze, kas pārsniedz konceptuālo ietvaru, ko fizika Visuma "termiskās nāves" problēmā vēl nav izgājusi; dziļa un novatoriska, bet tomēr vēsturiski ierobežota svārstību interpretācija. Otrais Sākums.

1.2 Ieskats T.S.W. no divdesmitā gadsimta

Pašreizējais zinātnes stāvoklis arī neatbilst pieņēmumam par Visuma karstuma nāvi. Pirmkārt, šis secinājums attiecas uz izolētu sistēmu, un nav skaidrs, kāpēc Visumu var attiecināt uz šādām sistēmām.

Visumā ir gravitācijas lauks, ko Bolcmans nav ņēmis vērā, un tas ir atbildīgs par zvaigžņu un galaktiku parādīšanos: gravitācijas spēki var izraisīt struktūras veidošanos no haosa, var radīt zvaigznes no kosmiskā. putekļi. Termodinamikas tālākā attīstība un līdz ar to ideja par T.S.V. 19. gadsimtā tika formulēti izolēto sistēmu termodinamikas galvenie nosacījumi (sākumi). 20. gadsimta pirmajā pusē termodinamika attīstījās galvenokārt nevis dziļumā, bet gan plašumā, radās dažādas tās sadaļas: tehniskā, ķīmiskā, fizikālā, bioloģiskā u.c. termodinamika. Tikai 40. gados parādījās darbi par atvērto sistēmu termodinamiku tuvu līdzsvara punktam, un 80. gados radās sinerģētika. Pēdējo var interpretēt kā atvērtu sistēmu termodinamiku, kas atrodas tālu no līdzsvara punkta. Tātad mūsdienu dabaszinātne noraida "termiskās nāves" jēdzienu attiecībā uz Visumu kopumā. Fakts ir tāds, ka Clausius savā argumentācijā izmantoja šādas ekstrapolācijas:

1. Visumu uzskata par slēgtu sistēmu.

2. Pasaules evolūciju var raksturot kā tās stāvokļu maiņu.

karstuma nāves Visuma entropija

Pasaulei kopumā ar maksimālu entropiju tas ir loģiski, kā arī jebkurai ierobežotai sistēmai. Taču šo ekstrapolāciju likumība pati par sevi ir ļoti apšaubāma, lai gan ar tām saistītās problēmas rada grūtības arī mūsdienu fiziskajai zinātnei.

2. Entropijas pieauguma likums

2.1. Entropijas pieauguma likuma atvasināšana

Mēs izmantojam Klausiusa nevienādību, lai aprakstītu 1. attēlā parādīto neatgriezenisko apļveida termodinamisko procesu.

Visuma karstuma nāve - hipotētiska. pasaules stāvoklis, pie kura it kā būtu jānoved tā attīstībai visu veidu enerģijas pārveidošanas rezultātā siltumenerģijā un tās vienmērīgai sadalei telpā; šajā gadījumā Visumam ir jānonāk homogēnā izotermiskā stāvoklī. līdzsvars, ko raksturo maks. entropija. T. pieņēmums ar. iekšā. ir formulēts, pamatojoties uz termodinamikas otrā likuma absolutizāciju, saskaņā ar kuru entropija slēgtā sistēmā var tikai palielināties. Tikmēr otrajam termodinamikas likumam, lai gan tam ir ļoti liela darbības joma, ir radības. ierobežojumiem.

Tie jo īpaši ietver daudzus svārstību procesus - daļiņu Brauna kustību, jaunas fāzes kodolu rašanos vielai pārejot no vienas fāzes uz otru, spontānas temperatūras un spiediena svārstības līdzsvara sistēmā utt. Pat L. Boltzmana un Dž. Gibsa darbos tika konstatēts, ka otrajam termodinamikas likumam ir statistika. daba un tās noteiktais procesu virziens patiesībā ir tikai visticamākais, bet ne vienīgais iespējamais. Vispārējā relativitātes teorijā ir parādīts, ka gravitācijas klātbūtnes dēļ lauki milzu kosmosā. termodinamiskā sistēmām, to entropija var visu laiku palielināties, nesasniedzot līdzsvara stāvokli ar maks. entropijas vērtība, jo tāds stāvoklis šajā gadījumā vispār nepastāv. C.-l. pastāvēšanas neiespējamība. Visuma absolūtais līdzsvara stāvoklis ir saistīts arī ar to, ka tajā ir iekļauti arvien pieaugošas sarežģītības pakāpes strukturālie elementi. Tāpēc pieņēmums par T. s. iekšā. neizturams. .

Visuma “termiskā nāve”, kļūdains secinājums, ka visu veidu enerģijai Visumā galu galā jāpārvēršas termiskās kustības enerģijā, kas vienmērīgi sadalīsies pa Visuma vielu, pēc kuras visi makroskopiskie procesi apstāsies to.

Šo secinājumu formulēja R. Klausijs (1865), pamatojoties uz otro termodinamikas likumu. Saskaņā ar otro likumu jebkura fiziska sistēma, kas neapmainās ar enerģiju ar citām sistēmām (tāda apmaiņa ir acīmredzami izslēgta Visumam kopumā), tiecas uz visticamāko līdzsvara stāvokli - uz tā saukto stāvokli ar maksimālu entropiju. Šāds stāvoklis atbilstu "T. Ar." J. Jau pirms modernās kosmoloģijas radīšanas tika veikti daudzi mēģinājumi atspēkot secinājumu par “T. Ar." C. Slavenākā no tām ir L. Boltzmana (1872) svārstību hipotēze, saskaņā ar kuru Visums vienmēr ir bijis līdzsvara izotermiskā stāvoklī, bet pēc nejaušības likuma reizēm vienā vietā, tad citā vietā. dažreiz notiek novirzes no šī stāvokļa; tie notiek retāk, jo lielāks ir uzņemtais laukums un lielāka novirzes pakāpe. Mūsdienu kosmoloģija ir konstatējusi, ka ne tikai secinājums par “T. Ar." V., taču arī agrīnie mēģinājumi to atspēkot ir kļūdaini. Tas ir saistīts ar faktu, ka netika ņemti vērā būtiski fiziskie faktori un, galvenais, gravitācija. Ņemot vērā gravitāciju, viendabīgs vielas izotermiskais sadalījums nekādā ziņā nav visticamākais un neatbilst entropijas maksimumam. Novērojumi liecina, ka Visums ir krasi nestacionārs. Tas izplešas, un viela, izplešanās sākumā gandrīz viendabīga, vēlāk gravitācijas spēku ietekmē sadalās atsevišķos objektos, veidojas galaktiku, galaktiku, zvaigžņu, planētu kopas. Visi šie procesi ir dabiski, iet ar entropijas pieaugumu un neprasa termodinamikas likumu pārkāpumus. Pat nākotnē, ņemot vērā gravitāciju, tie nenovedīs pie viendabīga Visuma izotermiskā stāvokļa - līdz “T. Ar." B. Visums vienmēr nav statisks un pastāvīgi attīstās. .

Ievads

1. Visuma jēdziens

2. Visuma karstuma nāves problēma

2.2. Siltuma nāves teorijas plusi un mīnusi

Secinājums

Ievads

Šajā rakstā mēs runāsim par mūsu Visuma nākotni. Par nākotni ir ļoti tāla, tik ļoti, ka nav zināms, vai tā vispār pienāks. Zinātnes dzīve un attīstība būtiski maina mūsu priekšstatus par Visumu un tā attīstību, kā arī par likumiem, kas nosaka šo evolūciju. Patiesībā melno caurumu esamība tika prognozēta jau 18. gadsimtā. Taču tikai 20. gadsimta otrajā pusē tos sāka uzskatīt par masīvu zvaigžņu gravitācijas kapiem un vietām, kur nozīmīga daļa novērojumiem pieejamās matērijas var “izkrist” uz visiem laikiem, izejot no vispārējās aprites. Un vēlāk kļuva zināms, ka melnie caurumi iztvaiko un līdz ar to atgriežas absorbēti, kaut arī pavisam citā veidā. Kosmiskie fiziķi pastāvīgi pauž jaunas idejas. Tāpēc pavisam nesen zīmētās bildes pēkšņi izrādās novecojušas.

Viens no vispretrunīgākajiem aptuveni 100 gadus ir jautājums par iespēju Visumā sasniegt līdzsvara stāvokli, kas ir līdzvērtīgs tā "termiskās nāves" jēdzienam. Šajā darbā mēs to apsvērsim.

Un kas ir Visums? Zinātnieki šo terminu saprot kā lielāko kosmosa reģionu, kas ietver gan visus debess ķermeņus, gan to pētīšanai pieejamās sistēmas, t.i. gan metagalaktika, gan iespējamā vide, kas joprojām ietekmē ķermeņu izplatības un kustības raksturu savā astronomiskajā daļā.

Ir zināms, ka metagalaktika ir aptuveni vienmērīgas un izotropas izplešanās stāvoklī. Visas galaktikas attālinās viena no otras ar ātrumu, kas ir lielāks, jo lielāks ir attālums starp tām. Laika gaitā šīs paplašināšanās ātrums samazinās. 15-20 miljardu gaismas gadu attālumā noņemšana notiek ar ātrumu, kas ir tuvu gaismas ātrumam. Šī un vairāku citu iemeslu dēļ mēs nevaram redzēt attālākus objektus. Ir it kā zināms “redzamības horizonts”. Šī apvāršņa matērija atrodas superblīvā ("singulārā", t.i. īpašā) stāvoklī, kādā tā atradās paplašināšanās nosacītā sākuma brīdī, lai gan par šo punktu skaitu ir arī citi pieņēmumi. Gaismas izplatīšanās ātruma ierobežotības (300 000 km/s) dēļ mēs nevaram zināt, kas šobrīd notiek pie horizonta, taču daži teorētiskie aprēķini ļauj domāt, ka ārpus redzamības horizonta matērija izplatās telpā ar aptuveni tāds pats blīvums kā tā iekšpusē. Tas noved gan pie vienmērīgas paplašināšanās, gan paša horizonta klātbūtnes. Tāpēc metagalaktika bieži vien neaprobežojas tikai ar redzamo daļu, bet tiek uzskatīta par supersistēmu, kas identificēta ar visu Visumu kopumā, uzskatot tās blīvumu par viendabīgu. Vienkāršākajās kosmoloģiskajās konstrukcijās tiek aplūkoti divi galvenie Visuma uzvedības varianti - neierobežotā izplešanās, kurā vidējais vielas blīvums laika gaitā tiecas uz nulli, un izplešanās ar apstāšanos, pēc kuras metagalaktikai jāsāk sarukt. Vispārējā relativitātes teorija parāda, ka matērijas klātbūtne izliek telpu. Modelī, kurā izplešanos aizstāj ar kontrakciju, blīvums ir diezgan augsts un izliekums izrādās tāds, ka telpa “noslēdzas uz sevi”, tāpat kā sfēras virsma, bet pasaulē, kuras izmēri ir lielāki nekā “mūsējā”. ”. Horizonta klātbūtne noved pie tā, ka pat šo telpiski ierobežoto pasauli mēs nevaram redzēt pilnībā. Tāpēc novērojumu ziņā slēgtā un atvērtā pasaule īpaši neatšķiras.

Visticamāk, reālā pasaule ir sarežģītāka. Daudzi kosmologi pieņem, ka ir vairākas, varbūt pat daudzas metagalaktikas, un tās visas kopā var reprezentēt kaut kādu jaunu sistēmu, kas ir daļa no vēl lielāka veidojuma (varbūt principiāli atšķirīga rakstura). Atsevišķām šīs hiperpasaules daļām (visumiem šaurā nozīmē) var būt pilnīgi atšķirīgas īpašības, tās var nebūt savstarpēji saistītas ar mums zināmām fizikālām mijiedarbībām (vai arī vāji saistītas, kā tas ir t.s. semi gadījumā). - slēgtā pasaule). Šajās hiperpasaules daļās var izpausties citi dabas likumi, un tādām fundamentālām konstantēm kā gaismas ātrums var būt citas vērtības vai tās vispār nav. Visbeidzot, šādiem Visumiem var nebūt tāds pats telpisko izmēru skaits kā mums.

2.1. Otrais termodinamikas likums

Saskaņā ar otro termodinamikas likumu (sākumu) slēgtā sistēmā notiekošie procesi vienmēr tiecas uz līdzsvara stāvokli. Citiem vārdiem sakot, ja sistēmā nenotiek pastāvīga enerģijas pieplūde, sistēmā notiekošie procesi mēdz izbalināt un apstāties.

Ideja par otrā termodinamikas likuma pieļaujamību un pat nepieciešamību piemērot Visumam kopumā pieder V. Tomsonam (lords Kelvins), kurš to publicēja tālajā 1852. gadā. Nedaudz vēlāk R. Klausiuss formulēja likumus. termodinamikas, ko piemēro visai pasaulei šādā formā: 1. Pasaules enerģija ir nemainīga. 2. Pasaules entropijai ir tendence uz maksimumu.

Maksimālā entropija kā stāvokļa termodinamiskā īpašība atbilst termodinamiskajam līdzsvaram. Tāpēc šī priekšlikuma interpretācija parasti tika reducēta (bieži reducēta arī tagad) uz to, ka visām kustībām pasaulē jāpārvēršas siltumā, visas temperatūras izlīdzināsies, un blīvumam pietiekami lielos apjomos visur jākļūst vienādam. Šo stāvokli sauc par Visuma karstuma nāvi.

Reālā pasaules daudzveidība (izņemot, iespējams, blīvuma sadalījumu lielākajās šobrīd novērotajās skalās) ir tālu no gleznotās ainas. Bet, ja pasaule pastāv mūžīgi, karstuma nāves stāvoklim vajadzēja būt jau sen. Rezultātā radušos pretrunu sauc par kosmoloģijas termodinamisko paradoksu. Lai to novērstu, bija jāatzīst, ka pasaule nepastāvēja pietiekami ilgi. Ja runājam par Visuma novērojamo daļu, kā arī par tā domājamo vidi, tad acīmredzot tā arī ir. Mēs jau teicām, ka tas ir paplašināšanās stāvoklī. Tas, visticamāk, radās sprādzienbīstamu svārstību rezultātā sarežģīta rakstura primārajā vakuumā (vai, varētu teikt, hiperpasaulē) pirms 15 vai 20 miljardiem gadu. Astronomiskie objekti - zvaigznes, galaktikas - radās vēlākā izplešanās stadijā no sākotnēji gandrīz stingri viendabīgas plazmas. Tomēr attiecībā uz tālo nākotni jautājums paliek atklāts. Kas sagaida mūs vai mūsu pasauli? Vai karstuma nāve pienāks agrāk vai vēlāk, vai arī šis teorijas secinājums kaut kādu iemeslu dēļ ir nepareizs?

2.2. Siltuma nāves teorijas plusi un mīnusi

Daudzi ievērojami fiziķi (L. Bolcmans, S. Arheniuss un citi) kategoriski noliedza karstuma nāves iespējamību. Tajā pašā laikā pat mūsu laikos ne mazāk ievērojami zinātnieki ir pārliecināti par tā neizbēgamību. Ja runājam par oponentiem, tad, izņemot Bolcmanu, kurš vērsa uzmanību uz svārstību lomu, viņu argumentācija bija diezgan emocionāla. Tikai mūsu gadsimta trīsdesmitajos gados parādījās nopietni apsvērumi par pasaules termodinamisko nākotni. Visus mēģinājumus atrisināt termodinamisko paradoksu var grupēt atbilstoši trim galvenajām idejām, kas to pamatā ir:

1. Varētu domāt, ka otrais termodinamikas likums ir neprecīzs vai tā interpretācija ir nepareiza.

2. Otrais likums ir patiess, bet citu fizikālo likumu sistēma ir nepareiza vai nepilnīga.

3. Visi likumi ir patiesi, bet nav attiecināmi uz visu Visumu dažu tā iezīmju dēļ.

Zināmā mērā visas iespējas var izmantot un tiek izmantotas, lai arī ar mainīgiem panākumiem, lai atspēkotu secinājumu par Visuma iespējamo karstuma nāvi patvaļīgi tālā nākotnē. Attiecībā uz pirmo punktu atzīmējam, ka "Termodinamikā" K.A. Putilovs (M., Nauka, 1981) sniedz 17 dažādas entropijas definīcijas, no kurām ne visas ir līdzvērtīgas. Mēs teiksim tikai to, ka, ja mums ir prātā statistiskā definīcija, kas ņem vērā svārstību klātbūtni (Bolcmans), otrais likums Klausiusa un Tomsona formulējumā patiešām izrādās neprecīzs.

Izrādās, ka entropijas palielināšanas likums nav absolūts. Vēlme pēc līdzsvara ir pakļauta varbūtības likumiem. Entropija ir matemātiski izteikta kā stāvokļa iespējamība. Tādējādi pēc gala stāvokļa sasniegšanas, kas līdz šim tika pieņemts, ka atbilst maksimālajai entropijai Smax, sistēma tajā paliks ilgāku laiku nekā citos stāvokļos, lai gan pēdējie neizbēgami notiks nejaušu svārstību dēļ. Šajā gadījumā lielas novirzes no termodinamiskā līdzsvara būs daudz retākas nekā mazas. Faktiski stāvoklis ar maksimālu entropiju ir sasniedzams tikai ideālā gadījumā. Einšteins atzīmēja, ka "termodinamiskais līdzsvars, stingri runājot, nepastāv." Svārstību dēļ entropija svārstīsies nelielās robežās, vienmēr zem Smax. Tās vidējā vērtība atbildīs Bolcmaņa statistiskajam līdzsvaram. Tādējādi karstuma nāves vietā varētu runāt par sistēmas pāreju uz kādu “visticamāko”, bet tomēr galīgo statistiski līdzsvara stāvokli. Tiek uzskatīts, ka termodinamiskais un statistiskais līdzsvars ir praktiski vienāds. Šo kļūdaino viedokli atspēkoja F.A. Cicins, kurš parādīja, ka atšķirība patiesībā ir ļoti liela, lai gan šeit nevar runāt par konkrētām atšķirības nozīmēm. Ir svarīgi, lai jebkurai sistēmai (piemēram, ideālai gāzei traukā) agri vai vēlu nebūtu maksimālā vērtība entropiju, bet drīzāk kas it kā atbilst relatīvi mazai varbūtībai. Bet šeit runa ir par entropiju ir nevis viens štats, bet gan milzīga to kombinācija, ko tikai nevērīgi dēvē par vienotu valsti. Katrs no štatiem ar ir patiešām maza varbūtība tikt realizēta, un tāpēc sistēma katrā no tām ilgi neuzturas. Bet to pilnīgam komplektam varbūtība ir augsta. Tāpēc gāzes daļiņu kopa, kas ir sasniegusi stāvokli ar entropiju tuvu , drīzāk vajadzētu ātri pāriet uz kādu citu stāvokli ar aptuveni tādu pašu entropiju, tad uz nākamo utt. Un, lai gan stāvoklī, kas atrodas tuvu Smax, gāze pavadīs vairāk laika nekā jebkurā no valstīm ar , pēdējie kopā kļūst vēlamāki.

• Kopā:0
• Saskarsmē ar 0
• Google+ 0
• labi 0
• Facebook 0